CO₂ от брожения сжали до жидкой фазы бытовыми компрессорами — но вода победила почти все простые осушители
Жидкая фаза CO₂ появляется при охлаждении уже при давлениях, достижимых для многоступенчатой самодельной установки: около 34.7 bar при 0 °C для чистого газа. Эксперимент с газом брожения показал другой предел процесса: самодельная колонка с осушителем пропустила достаточно влаги, чтобы она замёрзла в арматуре. Схема соединяет газгольдер, две компрессорные ступени, маслоотделение и холодную ванну, а итог определяется точкой росы газа перед баллоном.
Hyperspace Pirate показал установку для сбора CO₂, образующегося при сбраживании сахара, и его конденсации в баллоне высокого давления. Проект опубликован автором 22 июля, видеодемонстрация вышла 25 июля, а 26 июля его разобрал Hackaday. В конструкции газ сначала накапливается в гибком газгольдере, затем сжимается и охлаждается перед подачей в баллон.
Опубликованная схема содержит ферментёр, крупную эластичную ёмкость для буферизации расхода, безмасляный воздушный компрессор с ресивером, герметичный холодильный компрессор, маслоотделитель и баллон paintball-типа в охлаждаемой этанольной ванне. Такая последовательность решает несколько разных задач. Газгольдер сглаживает крайне малый и неравномерный расход брожения. Первая ступень поднимает давление до уровня, удобного для питания следующей. Холодильный компрессор доводит давление, а внешнее охлаждение уменьшает давление насыщения CO₂ и позволяет получить конденсат в приёмном сосуде.
Термодинамика процесса задаёт жёсткие границы. Тройная точка CO₂ находится при −56.57 °C и 5.185 bar, критическая точка — при 31.03 °C и 73.80 bar. Жидкость и пар могут сосуществовать только ниже критической температуры. При 0 °C жидкий CO₂ находится в равновесии с паром примерно при 34.7 bar. Охлаждение баллона до околонулевой области заметно снижает требуемое давление по сравнению с тёплым сосудом, однако работа остаётся в диапазоне, где пригодность всех деталей определяется паспортными пределами высокого давления.
Главной проблемой эксперимента стала вода, пришедшая вместе с газом брожения. По пересказу Hackaday, автор использовал переделанный корпус водяного фильтра, заполненный осушителем. Этой ступени оказалось недостаточно: остаточная влага проникла в баллон и замёрзла в вентиле, перекрыв выход газа. Наблюдение хорошо иллюстрирует разрыв между осушением воздушного потока общего назначения и подготовкой газа для охлаждаемой напорной системы. Здесь критична точка росы на выходе, а не только наличие гранул адсорбента в линии. При понижении температуры свободная вода конденсируется, затем образует лёд в капиллярных каналах арматуры и может остановить выдачу содержимого.
Масляная компрессорная ступень вводит ещё один контур очистки. Маслоотделитель снижает перенос аэрозоля, но сам по себе не подтверждает чистоту продукта: часть загрязнений способна проходить в виде паров или мелкодисперсного тумана. Для газа, предназначенного для пищевого, дыхательного, аналитического либо иного нормируемого применения, в опубликованных материалах нет ни измерений влаги и масла, ни протокола контроля примесей, ни данных о массе заполнения.
Проект ценен как компактная демонстрация технологической цепочки сжатого газа. Компрессор задаёт лишь давление и расход. Получение конденсата определяется одновременно фазовой диаграммой, тепловым режимом баллона, точкой росы, уносом масла, прочностью сосуда и работой предохранительной арматуры. Точные режимы давления, производительность и состав конечного CO₂ автором в открытых материалах не раскрыты, поэтому установка не даёт оснований переносить её параметры на другие баллоны, фитинги и компрессоры.