La méthanisation
c’est la transformation par digestion ou fermentation de substrat organique (boues, fumiers, lisiers, déchets végétaux, déchets d’industries agroalimentaires ou cuisine,…) en biogaz composé à environ 50 % de méthane (CH4).
Ce gaz (biogaz) peut être utilisé pour :
- Produire de l’électricité avec des groupes électrogènes (moteur gaz) avec possibilité de récupérer la chaleur sous forme d’eau chaude (cogénération).
- Alimenter une chaudière pour produire de la chaleur.
- Produire du gaz carburant (type bio-GNV) après épuration et conditionnement du gaz.
- Injecter du biométhane sur les réseaux gaz existants après mise aux normes « gaz naturel ».
Réactions chimiques
- Transformation de la matière organique complexe en molécules simples
- Absence d’oxygène : procédé « anaérobie »
- Phénomène naturel : gaz de marais, de fumier, intestin : « digestion »
- La température du milieu : mésophile (37-42°C) et/ou thermophile (55-60°C), optimisation de la production de méthane. La zone thermophile permet une dégradation plus rapide de la matière organique mais nécessite davantage d’énergie.
Les différents process
Procédé infiniment mélangé ou voie liquide :
Comme son nom l’indique la fermentation des matières organiques se déroule sous forme liquide dans un réservoir cylindrique appelé « digesteur ». Celui-ci maintient un milieu favorable au développement des bactéries : absence d’oxygène, température constante supérieure à 38°C, pH neutre, brassage.
L’intégration de matière sèche est toutefois possible via une trémie d’incorporation munie de vis sans fin mais la teneur en matière sèche est limitée (18 % maximum selon les process).
Procédé voie sèche discontinue ou « batch » :
Ce procédé nécessite plusieurs digesteurs, accessibles avec un chargeur (4 compartiments en général), placés en parallèle. Le principe est de charger les digesteurs de façon discontinue pour obtenir un volume produit de Biogaz le plus constant possible. Le percolât (liquide chargé de bactérie) est aspergé sur les matières chargées dans les digesteurs, une recirculation de celui-ci vers une cuve à percolat permet de maintenir la température du circuit et de contrôler le développement des bactéries. Ce procédé permet de méthaniser des effluents ayant des taux de matière sèche plus élevés (supérieur à 30 %) en comparaison avec la voie liquide.
Efficacité énergétique et valorisation de la chaleur
L’utilisation de la chaleur produite par la cogénération (électricité/chaleur), étant valorisée via le tarif d’achat d’électricité, est très importante. Il faut donc situer l’unité de méthanisation le plus proche possible d’un besoin de chaleur continu (toute l’année).
Les réseaux de chaleur sont une possibilité : techniquement il s’agit de tuyaux pré-isolé enterrés permettant la circulation d’eau chaude en «aller et retour» de la chaudière aux bâtiments reliés (flexible en plastique ou en acier de gros diamètre selon distance et puissance de la chaudière)
Chaque bâtiment est relié à ce réseau dit « primaire » par une sous-station faisant le lien avec son propre réseau interne dit réseau «secondaire». La sous-station permet l’échange de chaleur entre les 2 réseaux, elle peut être équipée d’un compteur mesurant l’énergie calorifique consommée par chaque bâtiment.
Le digestat
Le digestat est le résultat de la matière digérée dans le méthaniseur aussi c’est un amendement et un engrais complet ayant les mêmes caractéristiques que les substrats digérés (N,P,K entrant = N,P,K sortant) par contre la valeur fertilisante est améliorée.
Avantages par rapport à du fumier ou lisier épandu directement :
- Désodorisation.
- Réduction des germes pathogènes et affecte la germination des graines adventices.
- Valeur amendante conservée.
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