Biomass gasification cookstove – construction and use tutorial.

by Pako Ibáñez, Appropriate Technology Department at Sunseed

It is time to build a biomass gasification cookstove. With this tutorial you can do it in an easy and cheap way. You can adapt the instructions to the materials you have, or you can find or acquire. There is no overly critical parameter. If you make modifications and does not work 100%, adjust and modify to achieve better results experimentally.

The tutorial teaches us how to build a biomass gasifier cookstove called Kaña!!!, Version 1.0, and includes:

    • An explanatory text which lists the material necessary to perform it.
    • The needed tools list.
    • Assembly instructions.
    • A video recorded during the biomass gasification course I did in Sunseed which shows all the steps to follow.
    • The instructions for use.
    • A video about the success story of Lucia, who built the Lucificador and got the absolute record of burning time with a powerful flame for 35 minutes using 350 gr. of dry cane.
    • A section with miscellaneous information.

Construcción de hornillo de gasificación de biomasa para cocinar. Building a biomass gasifier cookstove.

por Pako Ibáñez, coordinador del Departamento de Tecnología Apropiada de Sunseed.

Ha llegado el momento de construirse un hornillo de gasificación de biomasa para cocinar. Con este tutorial podrás hacerlo de una manera fácil y barata. Puedes adaptar las instrucciones al material que dispongas, o bien puedas localizar o adquirir. No hay ningún parámetro excesivamente crítico. Si haces modificaciones y no funciona al 100%, realiza ajustes y modificaciones experimentalmente hasta conseguir mejores resultados.

El tutorial nos enseña a construir un hornillo gasificador de biomasa bautizado como Kaña!!!, en su versión 1.0, y comprende

    • Un texto explicativo donde se enumera el material necesario para realizarlo
    • El listado aproximado de herramientas a disponer
    • Instrucciones de montaje.
    • Un vídeo grabado durante el curso de gasificación de biomasa que realicé en Sunseed en el que se muestran todos los pasos a realizar.
    • Las instrucciones de empleo.
    • Un vídeo sobre el caso de éxito de Lucia, que construyó el Lucificador y consiguió el récord absoluto de tiempo de combustión, con una potente llama durante 35 minutos utilizando 350 gr. de caña seca.
    • Un apartado con informaciones varias.

Construcción de hornillo de gasificación de biomasa para cocinar. Building a biomass gasifier cookstove.

List of materials

    • External cylinder: galvanized iron pipe for chimneys or similar 150 mm. diameter. 30 cm. long is needed.
    • Fuel cylinder: galvanized iron pipe for chimneys or similar 120 mm. diameter. We need 25 cm. in length.
    • Riser and flame guard: galvanized iron pipe for chimneys or similar 120 mm.  diameter. It takes 8 cm. in length.
    • Separators and support for the pots: galvanized iron threaded rod 6 or 8 mm. diameter. 1 meter long .
    • Nuts and washers for the rod, 25 units of each .
    • Fuel cylinder base: galvanized iron sheet metal or similar 0.5 mm. thick. 18×18 cm. piece.
    • Concentrator lid: galvanized iron sheet metal or similar 0.5 mm. thick. Piece of 21×21 cm.
    • Cooker legs: copper tube or similar 20 mm. in diameter. 3 pieces of 8 cm .
    • Rivets 4×10 , 10 units.
    • Suitable screws for attaching the legs to the stove .
    • Black heatproof paint up to 600 º to paint the outer cylinder. It is optional, but recommended to protect and provide durability.

 

Tools required.

    • Tape measure.
    • Marker.
    • Angle grinder or hacksaw to cut the tube and the rod. (recommended radial)
    • Scissors for cutting sheet metal.
    • Metal drill with 4 and 6 bits.
    • Drill bit to make the 5 cm. diameter hole for the burner (is possible do it with other systems.)
    • Rivet gun.
    • Round and flat metal files.
    • Hammer.
    • Fixed spanner 10.
    • Gloves.
    • Goggles.

Construction instructions

  • Fuel cylinder
    • Cut a 25 cm. length piece of 120 mm. diameter tube.
    • File the edges to remove the burr .
  • External cylinder
    • Cut a 30 cm. length piece of 150 mm. tube.
    • File the edges to remove the burr .
    • At 4 cm. from the base, drill two 6 mm. holes opposed 180 degrees to fit the rod which is going to hold the fuel cylinder.
    • To attach the spacers between the two cylinders, you have to make 3 holes spaced 120 °  at 9 cm. of the base and another 3 at 22 cm. of the base. They are not critical distances.
    • File all burrs .
  • Separators
    • Cut 6 pieces of 40 mm. threaded rod.
    • Filing ends to allow the nuts to spin well.
    • Placing a divider on each outer cylinder hole intended therefor.
  • Fuel cylinder support
    • Cut one piece of 17 cm. threaded rod.
    • File the ends to allow the nuts to spin well.
    • Place the rod in the outer cylinder holding it with two nuts on the ends.
  • Fuel cylinder base
    • Cut a piece of metal sheet 18×18 cm.
    • File the burrs .
    • Draw with the marker a circle equivalent diameter of the centering cylinder fuel. You can use the same cylinder as a template.
    • Draw 6 square or rounded tabs about 3 cm. size around the circle. ( see video )
    • Cut with the scissors the metal sheet with the final shape.
    • Place the piece on hole of the cylinder that will be the base.
    • Fold the tabs to hug the cylinder.
    • Drill, with the number four bit, the tabs simultaneously with the cylinder body.
    • Place a rivet in each hole.
    • Draw with the pen a dot matrix in the new basis with about 2 cm. of separation between them.
    • Drill with number 6 bit all the holes.
  • Concentrator lid and hob
    • Cut a piece of metal sheet of 21×21 cm.
    • File the burrs.
    • Draw a square 15 cm. side centered into the piece.
    • Fold 90º the 3 cm. flaps using the hammer. Make a small cut at the corners to facilitate folding.
    • Overlap the corners to get the final shape.
    • Drill with the number 4 drill a hole in each corner to place a rivet that holds the tabs together.
    • Drill at the top one 5 cm. diameter centered hole. Use the special drill bit or make multiple smaller holes and file .
    • Drill, with the number 6 drill bit, 4 holes at the corners of the lid.
    • Place 4 pieces of 12 cm. threaded rod in the corners fastened with nuts and washers.
  • Support legs
    • Cut three pieces of about 8 cm. length of the tube destined to it.
    • Sawing a slit about 3 cm deep in the tube diameter.
    • Put the legs separate 120º between them in the cylinder base.
    • Drill a hole in the leg and the cylinder to put a screw  to hold leg towards the cylinder.

The fuel cylinder should be positioned centered within the outer cylinder. To achieve this, set the spacers with the right size and distance and tighten the nuts.

Once this is done, the gasifier is ready for use.

Using the KAÑA!!! gasifier

  • Prepare the biomass. You can use various types of biomass. Always should be dry. In the case of using cane (caña in spanish), our preferred biomass, can be done in two ways: with shreded cane, or with cane cut into pieces of about 21 cm. long and quartered lengthwise. In the video you can see how to prepare the cane cut into oblong pieces. Care must be exercised in squashing the cane knots, because if not, load the cylinder will be difficult .
  • Loading the fuel cylinder. Make sure that, after filling the cylinder, there is enough spaces between the biomass so the air entering from the fuel cylinder base can pass through. Also check that there are no large spaces, it would not work well. In practice the correct density depends of each type of biomass. We have to leave enough space at the top to light the fire that will start the pyrolysis. If used cane cut to 21 cm., is about 4 cm.
  • Light the fire. You can use any material that burns well and fast. Light a small fire not protruding the fuel cylinder. If it does, putting the lid will generate smoke and/or turn off the fire. We have successfully used paper, old rope, cane cut into small sticks and other tinder materials.
  • Place the concentrator lid and the riser. Once the fire is burning well, we will observe that gradually starts the biomass pyrolysis, because we see that turns black becoming coal, and the flames begin to appear at the edge of the fuel cylinder, stopping coming from the biomass itself. At this point, we put the concentrator lid, which channels the flame and gives power and some pressure. To protect it from the wind, put the riser.
  • Start cooking! It only remains to put a pot or pan on top of the frame and prepare our food.

Congrats! for your new system for cooking.

You can feel proud, because its environmental impact is very low when using renewable biomass.

Watch the video of Lucia. She built the Kaña!!! gasifier who holds the time record on a single combustion. With about 350 gr. of cane, the strong flame lasted 35 minutes, and half an hour more, the coal.

 

Do you know that…

  • With 350 gr. of dry cane, are usually obtained 25 minutes of flame? The record is 35 !
  • With 500 gr. of pellets, is obtained 1 hour of flames?
  • You can use dried peel of almonds or other nuts. You will get surprising flame times.
  • The peel of oranges, lemons, grapefruits and other citrus fruits, well dried, are a perfect fuel.
  • You can take advantage of small chunks of wood that would otherwise be dumped or badly burned in the fireplace.
  • Never cut trees to get wood, but many woody debris are thrown that could be gasified. It has very good performance.
  • As gasification is perfect combustion of the gases obtained in the pyrolysis, no smoke is produced. We emit to the atmosphere water vapor and carbon dioxide, part of the plant took ​​to grow.
  • Once the flame is over, you can still use the heat of the charcoal to cook at least another half hour. The remaining ash can also be used for other uses.
  • If you prefer, you can turn it off with water and you get coal to burn at another time or to integrate it into the soil of your crops with its many beneficial effects for the earth.
  • In the last case, you will also be sequestering part of carbon in the plant and not emitting it into the atmosphere, so you are fighting the greenhouse effect and climate change.
  • This type of stove is called TLUD, Top Lit, Up Draft. It means you light on top the fire, and the draft goes up. This differs from other stoves, for example those using the rocket system .
  • You can experiment with other materials and sizes. You can improvise a TLUD stove in a few minutes with 2 cans of food.

This project was developed in the Appropriate Technology Department of Sunseed in 2013 while I was the coordinator. The aim was to create a system that, using local resources, allow to cook with low environmental impact and reduce the consumption and fossil fuel bill (propane in this case).
Kaña!!! was the first step. The next were Kañón!!! and a kitchen where use the biomass gasifiers.Sunseed Desert Technology, is an organization that demonstrates, develops and communicates daily life systems of low environmental impact.

Licencia Creative Commons
Kaña!!! Honillos de gasificación de biomasa by Pako Ibáñez is under a Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 3.0 Unported.

Lista de materiales.

    • Cilindro exterior: tubo de hierro galvanizado para chimeneas o similar de 150 mm. de diámetro. Se necesitan 30 cm. de longitud.
    • Cilindro de combustible: tubo de hierro galvanizado para chimeneas o similar de 120 mm. de diámetro. Se necesitan 25 cm. de longitud.
    • Elevador y protector de llama: tubo de hierro galvanizado para chimeneas o similar de 120 mm. de diámetro. Se necesitan 8 cm. de longitud.
    • Separadores y soporte para las ollas: varilla roscada de hierro galvanizado de 6 (u 8) mm. de diámetro. 1 metro de longitud.
    • Tuercas y arandelas para la varilla, 25 unidades de cada.
    • Base del cilindro de combustible: plancha metálica de hierro galvanizado o similar de 0,5 mm. de grosor. Pieza de 18×18 cm.
    • Tapa concentradora: plancha metálica de hierro galvanizado o similar de 0,5 mm. de grosor. Pieza de 21×21 cm.
    • Patas del hornillo: tubo de cobre o similar de 20 mm. de diámetro. 3 piezas de 8 cm.
    • Remaches 4×10, 10 unidades.
    • Tornillos adecuados para fijar las patas al hornillo.
    • Pintura negra antitérmica de hasta 600º para pintar el cilindro exterior. Es opcional, pero recomendable para protegerlo y darle durabilidad.

Herramientas necesarias.

    • Cinta métrica.
    • Rotulador.
    • Sierra radial o de arco para cortar el tubo y la varilla. (recomendada radial)
    • Tijera para cortar chapa metálica.
    • Taladro con brocas para metal del 4 y del 6.
    • Broca de corona para hacer el agujero del quemador de 5 cm. de diámetro (puede hacerse con otros sistemas).
    • Remachadora.
    • Limas metálicas plana y redonda.
    • Martillo.
    • Llave plana fija del 10.
    • Guantes.
    • Gafas de protección.

Instrucciones de montaje

  • Cilindro de combustible
    • Cortar 25 cm. de longitud del tubo de 120 mm. de diámetro.
    • Limar los bordes para quitar la rebaba.
  • Cilindro exterior
    • Cortar 30 cm. de longitud del tubo de 150 mm. de diámetro. Limar los bordes para quitar la rebaba.
    • A 4 cm. de la base, taladrar dos agujeros de 6 mm. opuestos 180 grados para colocar la varilla que sujetará el cilindro de combustible.
    • Para colocar los separadores entre los dos cilindros, hay que hacer 3 agujeros separados 120º a 9 cm. de la base y otros 3 a 22 cm. de la base. No son medidas críticas.
    • Limar todas las rebabas.
  • Separadores
    • Cortar 6 piezas de 40 mm. de varilla roscada.
    • Limar las puntas para permitir que giren bien las roscas.
    • Colocar un separador en cada agujero del cilindro exterior destinado a ello.
  • Sujeción del cilindro de combustible
    • Cortar 1 pieza de 17 cm. de varilla roscada.
    • Limar las puntas para permitir que giren bien las roscas.
    • Colocar la varilla en el cilindro exterior sujetándola con dos tuercas en los extremos.
  • Base del cilindro de combustible
    • Cortar una pieza de chapa de 18×18 cm.
    • Limar las rebabas.
    • Dibujar con el rotulador y el mismo cilindro como plantilla, un círculo centrado equivalente al diámetro del cilindro de combustible.
    • Dibujar 6 pestañas cuadradas o redondeadas de unos 3 cm. alrededor del círculo. (ver vídeo)
    • Recortar con las tijeras de chapa la forma final.
    • Colocar la pieza en la parte del cilindro que será la base.
    • Doblar las pestañas para ceñirlas al cilindro.
    • Taladrar con la broca del 4 simultáneamente en las pestañas y el cuerpo del cilindro.
    • Colocar en cada agujero un remache.
    • Dibujar con el rotulador una matriz de puntos en la nueva base con unos 2 cm de separación entre ellos.
    • Taladrar con la broca del 6 todos los agujeros.
  • Tapa concentradora y quemador
    • Cortar una pieza de chapa de 21×21 cm.
    • Limar las rebabas.
    • Dibujar un cuadrado de 15 cm. de lado centrado en la pieza.
    • Plegar 90º las solapas de 3 cm. utilizando el martillo. Hacer un pequeño corte en las esquinas para facilitar el plegado.
    • Solapar las esquinas para conseguir la forma final.
    • Taladrar con la broca del 4 un agujero en cada esquina para colocar un remache que sujete las pestañas unidas.
    • Taladrar en la parte superior un agujero de 5 cm. de diámetro centrado. Usar la broca de corona o hacerlo con múltiples taladros más pequeños y la lima.
    • Taladrar, con la broca del 6, 4 agujeros en las esquinas de la tapa.
    • Colocar 4 piezas de 12 cm. de varilla roscada en las esquinas sujetadas con tuercas y arandelas.
  • Patas
    • Cortar 3 piezas de unos 8 cm de longitud del tubo destinado a ello.
    • Cortar con la sierra una hendidura de unos 3 cm de profundo en el diámetro del tubo.
    • Colocar las patas en la base del cilindro separadas 120º entre ellas.
    • Taladrar un agujero que permita colocar un tornillo que sujete la pata al cilindro.

El cilindro de combustible se ha de colocar centrado dentro del cilindro exterior. Para ello, se ajustarán los separadores a la distancia adecuada y se apretarán las tuercas.

Una vez hecho esto, el gasificador está listo para ser utilizado.

Cómo utilizar el gasificador Kaña!!!

  • Preparar la biomasa. Se pueden utilizar diversos tipos de biomasa siempre que esté bien seca. En el caso de utilizar caña, nuestra biomasa preferida, se puede hacer de dos maneras: con caña triturada, o con caña cortada en piezas de unos 21 cm de largo y en cuartos longitudinales. En el vídeo se puede ver cómo se prepara la caña cortada en piezas alargadas. Hay que poner cuidado en chafar los nudos de la caña, pues si no, dificulta la carga del cilindro.
  • Cargar el cilindro de combustible. Hay que asegurarse de que al llenar el cilindro, quede suficiente espacio entre la caña para que el aire que entra por la base pueda atravesar el combustible, pero que no queden grandes espacios, pues tampoco funcionaría bien. Con práctica se encuentra la densidad correcta para cada tipo de biomasa. Hemos de dejar espacio suficiente en la parte superior para poder encender el fuego que iniciará la pirólisis. Si se usa caña cortada a 21 cm., quedan unos 4 cm. para ello.
  • Encender el fuego. Se puede utilizar cualquier material que arda bien y rápido. Hay que encender una pequeña hoguera que no sobresalga del cilindro de combustible. Si lo hace, al poner la tapa, generará humo y/o se apagará. Nosotros hemos utilizado con éxito papel, cuerda de pita vieja, caña cortada en pequeños palillos y otros materiales improvisados.
  • Colocar la tapa concentradora y el elevador. Una vez el fuego está quemando bien, observaremos que poco a poco empieza la pirólisis de la biomasa, pues vemos que se vuelve negra al convertirse en carbón, y las llamas empiezan a aparecer en el borde del cilindro de combustible, dejando de provenir de la biomasa. En ese momento podemos poner la tapa concentradora, que canaliza la llama y la dota de potencia y cierta presión. Para protegerla del viento, colocamos el elevador.
  • A cocinar!!! Sólo queda poner una olla o sartén encima del soporte y preparar nuestra comida.

¡Felicidades! por tu nuevo sistema para cocinar.

Puedes sentirte orgullos@, pues su impacto ambiental es muy bajo al utilizar biomasa renovable.

Mira el vídeo de Lucía. Construyó el gasificador Kaña!!! que tiene el récord de tiempo en una sola combustión. Con unos 350 gr. de caña, duró 35 minutos la llama, y el carbón más de media hora.

Sabes que…

  • Con 350 gr. de caña, se obtienen normalmente 25 minutos de llama. El récord está en 35!!!
  • Con 500 gr. de pellets, se obtiene 1 hora de llama.
  • Puedes utilizar cáscara seca de almendras u otros frutos secos. Obtendrás tiempos de llama sorprendentes.
  • Las pieles de naranjas, limones, pomelos y otros cítricos, bien secas, son un perfecto combustible.
  • Puedes aprovechar pequeños cachos de madera que de otra manera serían tirados o mal quemados en la chimenea.
  • No uses nunca madera de tala, pero se tiran muchos restos de madera que podrían ser gasificados. Tiene muy buen rendimiento.
  • Como la gasificación es una combustión perfecta de todos los gases obtenidos en la pirólisis, no produce humo. A la atmósfera emitimos vapor de agua y parte del dióxido de carbono que la planta tomó para crecer.
  • Una vez la llama se acaba, todavía puedes aprovechar el calor del carbón para cocinar al menos media hora más. El resto serán cenizas que también puedes aprovechar para otros usos.
  • Si lo prefieres, puedes apagarlo con agua y obtienes carbón para quemar en otro momento o para integrarlo en el suelo de tus cultivos con sus muchos efectos beneficiosos para la tierra.
  • En este último caso, también estarás secuestrando parte del carbono contenido en la planta y no emitiéndolo a la atmósfera, por lo que combates el efecto invernadero y el cambio climático.
  • Este tipo de hornillo se llama TLUD, del inglés Top Lit, Up Draft, que significa que se enciende por arriba y el tiro es ascendente. Esto lo diferencia de otros hornillos, por ejemplo de los que utilizan el sistema rocket.
  • Puedes experimentar con otros materiales y tamaños. Se puede improvisar un hornillo TLUD en minutos con 2 latas de conserva.

Este trabajo lo desarrollamos en el departamento de Tecnología Apropiada de Sunseed durante el año 2013 mientras fui su coordinador. El objetivo fue crear un sistema que, utilizando recursos locales, permitiera cocinar con bajo impacto medioambiental y reducir el consumo y la factura de combustible fósil (propano en este caso).

Kaña!!! fue el primer paso. Posteriormente aparecieron el llamado Kañón!!! y una cocina de biomasa donde aplicar los gasificadores.

Sunseed, Tecnología del Desierto,  es una organización que  demuestra, desarrolla y comunica sistemas de vida cotidianos de bajo impacto medio ambiental.

Licencia Creative Commons
Kaña!!! Honillos de gasificación de biomasa. por Pako Ibáñez se encuentra bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 3.0 Unported.

SunseedBiomass gasification cookstove – construction and use tutorial.