1.7.
1.3.4-Conditions de production du biogaz domestique
La production optimale du biogaz requiert certaines
conditions de fonctionnement. Les paramètres à prendre en compte
sont les suivants :
ü La qualité du substrat : la
déjection animale doit être fraîche. Pour assurer une bonne
homogénéisation du substrat, le ratio de mélange
déjection animale et eau est de 1 :1 (1kg de déjection pour
1litre d'eau) afin que la première étape de la
biométhanisation, et d'hydrolyse se fasse normalement (Njampou, 2011).
ü Le temps de rétention hydraulique(TRH)
: Ce tempsde rétention représente la durée de
dégradation progressive du substrat (le mélange de
déjections animales et d'eau), depuis son introduction dans le
biodigesteur jusqu'à son évacuation dans le bassin de sortie. Il
est fonction de viscosité du substrat et de la situation
géographique.Ainsi, leTRH est de 30-50 jours dans les zones tropicales
et de 75 jours dans les zones tempérées
(Amahrouch, 2010).
ü Variation de température :
c'est un élément très important à prendre en compte
car elle peut affecter irréversiblement la quantité des
microorganismes de méthanisation. On répartit les organismes en
trois catégories, selon la plage de températures à
laquelle leur croissance est optimale :
-les psychrophiles dominent entre 4-20°C, avec un optimum
de croissance vers 15°C,
-les sub-mésophiles et mésophiles dominent
entre 20-45°C avec un optimum vers 37°C,
-les thermophiles dominent entre 55-70°C, avec un
optimum vers 60°C.
La figure 6 indique en fonction de la température, le
taux de croissance des microflores méthanogènes responsables de
la digestion anaérobie.
Figure 6: Effet de la température sur le taux de
croissance des méthanogènes
Source: Extrait de IWA TaskGroup for Mathematical Modelling of
Anaerobic Digestion Processes (2002).
La figure 6 montre les plages de températures où
la croissance de ces trois populations est possible. La dépendance des
taux de croissance à la température obéit à la loi
d'Arrhenius, jusqu'à la température optimale, puis chute
brutalement. La température peut affecter les réactions
biochimiques au travers des cinétiques bactériennes. Plus
sphériquement, l'activité enzymatique reste faible jusqu'à
une température minimale, puis augmente avec la température
jusqu'à la température optimale. Aux températures
extrêmes, les enzymes sont dénaturées et le taux de
croissance des bactéries décroît. Cordóba et al.
(1988) ont ainsi montré que la température améliorait les
rendements épuratoires et la production de méthane. Dinopoulou et
al. (1987) en s'intéressant plus particulièrement à
l'acidogénèse ont constaté que le rendement
d'acidification était croissant avec la température. Karakashev
et al. (2005) ont étudié l'effet de la température sur la
complexité de l'écosystème méthanogène. Ils
ont pu montrer que les réacteurs mésophiles présentaient
une diversité bactérienne supérieure à celle des
réacteurs thermophiles.
ü Potentiel Hydrogène (pH) : le
milieu idéal pour la digestion anaérobique est un mélange
de pH neutre. Les bactéries méthanogènes sont très
sensibles aux valeurs de pH du milieu et ont un optimum entre 6,8 et 7,2. La
digestion anaérobie se déroule normalement pour des pH compris
entre 6 et 8 (Effebi, 2009) ; si le pH du milieu est acide, ceci entraine un
arrêt de la fermentation. Par ailleurs si le pH du milieu est basique,
ceci entraine une production des éléments
sulfato-réducteurs, inhibiteurs (H2S, H2).
ü Rapport carbone/azote (C/N) :Des
études indiquent que la proportion désirable du rapport (C/N) se
situe entre 20 et 30, 25 étant le ratio idéal. Une augmentation
de l'apport en azote peut mener à une production accrue d'ammoniac, ce
qui peut nuire aux microorganismes et inactiver la méthanisation
(Amarante, 2010).
ü Agitation :Une bonne agitation permet
d'éviter la production de croûtes et la décantation de
particules denses ce qui permet de rompre la couche qui surnage et facilite
ainsi l'échappement du biogaz ; elle favorise aussi la
dégradation de la MO par les bactéries (Amahrouch, 2010).
ü Humidité : Comme pour toute
activité biologique, la présence d'eau est indispensable.
L'humidité minimale est de 60 à 70 %, eau liée ou eau
libre. Dans tous les cas, l'humidité des déchets doit être
suffisante pour que l'hydrolyse, première étape de la
méthanisation, puisse se dérouler normalement. Si au contraire
l'humidité est insuffisante, l'acidification se fait trop vite au
détriment de la méthanisation, de ce fait le substrat organique
doit être très dilué : 85 à 90 % d'eau avec 10
à 15 % de matière sèche (Tou et al., 2001).
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