Chapitre 1
L'État de l'art : Du biogaz à sa
valorisation énergétique
Introduction
L'objectif de ce chapitre bibliographique est de
présenter qu'est ce que le biogaz, mettre en focus son épuration
jusqu'àsa valorisation énergétique et les
différentes techniques de sa production.
1.1 Les biogaz
1.1.1 Qu'est ce que le biogaz
Le biogaz est un gaz combustible renouvelable issu de la
dégradation de la matière organique animale ou
végétale par des micro-organismes dans des conditions
anaérobies (en l'absence d'oxygène). Ce gaz est un mélange
de méthane (CH4) et de dioxyde de carbone (CO2 ) avec
des petites quantités d'azote, d'hydrogène, de monoxyde de
carbone et d'autres composés.
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Composition
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%
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Méthane CH4
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50 à 70
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Dioxygéne de carbone CO2
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35 à 40
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Azote N2
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0.5 à 3
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Gaz divers: H2S,NH3...
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1 à 5
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Hydorgene H2
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1à3
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Oxygéne O2
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0,1 à 1
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Tableau 1.1 - Composition du biogaz
1.1.2 Historique
Des études montre que 10 siècles av. J.C., les
Assyriens servaient du biogaz provenant de la dégradation de
matière organique en anaérobiose conduit à la formation
d'un mélange gazeux pour chauffer l'eau de leur bain [5]. En 1630 Jan
Baptist van Helmont, surnomméle Leonard de Vinci bruxellois,
découvre que la fermentation de la matière organique produit un
gaz inflammable. Il faudra ensuite attendre 1776 et les vacances d'Alessandro
Volta sur les rives du Lac Majeur pour que soit identifiéle
méthane qu'il appellera gaz des marais; au cours d'une promenade en
bateau il remarque qu'en remuant le fond du lac avec un bâton, des bulles
de gaz remontent en surface. Il
CHAPITRE 1. L'ÉTAT DE L'ART : DU BIOGAZ À
SA VALORISATION ÉNERGÉTIQUE
collectera une partie de ce gaz et montera qu'il est
combustible [1].C'est en Grande-Bretagne dans la ville Exeter en 1885 que fut
la première installation permettant l'éclairage public au biogaz.
Enfin, dans les années 1920, l'allemand IMHOFF met au point un
système de digestion continu, qui équipe quelques années
plus tard plusieurs villes allemandes [6].
1.2 La digestion anaérobie
1.2.1 Méthanisation
La méthanisation est le résultat d'une
activitémicrobienne laborieuse, réalisée dans un milieu
privédioxygène. Il convient de distinguer la méthanisation
des solides en suspension dans l'eau (méthanisation des boues des
stations d'épuration urbaines ou industrielles), plus avantageusement
dénommée digestion des boues, de la méthanisation des
liquides qui va concerner les matières en solution dans les dits
liquides. En effet, même si ces deux technologies mettent en oeuvre les
mêmes réactions biologiques et les mêmes espèces
bactériennes, elles se distinguent par les durées de
rétention dans les réacteurs en ce sens que les solides en
suspension doivent d'abord être solubilisés avant de pouvoir
être méthanisés [1].
1.2.2 Les digesteurs
Ceux sont les installations oùont lieu la
méthanisation. Il est généralement constituéd'une
cuve fermée appelée réacteur, étanche à
l'air et de préférence isolée thermiquement de
l'extérieur dans laquelle les microorganismes se côtoient pour
dégrader chimiquement et biologiquement les effluents organiques et
produire du biogaz [7]. Le choix du digesteur varie en fonction du type de
déchets à exploiter. Les digesteurs sont
caractérisés par des paramètres techniques
présentés dans le tableau suivant :
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Paramétres
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Signification
UnitéVU
|
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Volume utile du fermenteur
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m3
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Vb
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Biogaz produit par jour
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m3
|
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Q
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Débit volumique de l'influent
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m3/j
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M
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Charge initiale : concentration en kg de MS, MO ou DCO dans
l'effluent.
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kg/m3
|
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TRH
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Temps de rétention hydraulique moyen(VU/Q)
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j
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CV
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Taux de charge : quantitéd'effluent par
m3 de fermenteur /jour
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kg/m3.j
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B
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Production spécifique : production de biogaz par kg
d'effluent
|
m3/kg
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Tableau 1.2 - Paramétres technique des digesteurs
Les digesteurs à culture fixée sont
particulièrement appropriés pour les effluents liquides. Ils
permettent aux bactéries de se fixer sur un support et donc d'augmenter
leur nombre.
Les digesteurs infiniment mélangés
homogénéisent le substrat à l'aide d'un support
mécanique, dans certains cas, on réinjecte du biogaz dans le fond
de la cuve. Ceci permet de bien traiter des substrats.
Les réacteurs à écoulement piston sont
des digesteurs cylindriques horizontaux. Le substrat est introduit d'un
cotéet se déplace lentement vers la sortie tout en se
métaphorisant. Ces digesteurs permettent un fonctionnement avec plus de
matière sèche que les deux autres digesteurs cités
ci-dessus.
En gros, il existe de grands principes de traitements. Les
digesteurs peuvent être alimentés soit en continu c'est à
dire en permanence avec un débit constant ou soit en discontinu de
manière sequentielle.
Assane DIAGNE - SATIC(MIER) 9
Assane DIAGNE - SATIC(MIER) 10
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