 | A quoi ressemble une unité de méthanisation ? | |
Le digesteur est constitué d’un réservoir étanche, en béton ou en acier, où les matières à digérer séjournent plusieurs semaines. C’est le coeur du procédé, ou plus exactement son estomac. La méthanisation se déroule classiquement à 37°C (mode dit « mésophile »), et plus largement entre 20 et 60°C. Pour que les bactéries colonisent l’ensemble de la masse en fermentation, il est nécessaire d’homogénéiser le produit. Un digesteur est donc généralement chauffé et brassé. Le brassage est essentiel : il permet d’homogénéiser le substrat et d’éviter la formation d’un chapeau de masse solidifiée à la surface, ce qui empêcherait l’évacuation du biogaz. Il existe différentes techniques de brassage, qui peuvent être complémentaires.
|  | | | | Unité de brassage (photo Solagro) |
| |
|
| Quels sont les principaux types de digesteurs ? | |
On distingue trois types de digesteurs:
. les digesteurs-fosse : ce sont des fosses à lisier classiques, couvertes par une membrane étanche et thermiquement isolante. Le digesteur fosse est équipé d’un pilier central, qui supporte une structure en bois sur laquelle est posée une membrane isolante.
. les digesteurs silos : ce sont des cuves verticales, en acier ou béton.
. les digesteurs horizontaux, en acier.
Les digesteurs « modernes » sont à fonctionnement continu : le produit est introduit de façon régulière, par exemple par pompage (substrats liquides), ou par trémie et pompe hacheuse (fumiers) voir pompe à béton (substrats solides). Une quantité de matière équivalente est extraite par surverse.
| Qu'est-ce que le biogaz ? | |
La méthanisation produit du biogaz, contenant environ 60% de méthane et 40% de gaz carbonique. Le méthane est le principal constituant du gaz naturel (gaz de Lacq, de Groningue, d’Algérie…). 1 m3 de biogaz possède un pouvoir calorifique d’environ 6 kWh soit l’équivalent énergétique de 0,6 litre de fioul.
| Quelle quantité de biogaz peut-on produire ? | |
La production de biogaz varie entre 15 m3 par tonne de lisier et 50 m3 par tonne de fumier. Elle dépend de la teneur en matières digestibles, qui représentent souvent la moitié des matières sèches d’un substrat. 1 tonne de matière digérée à 100% produit 500 m3 de méthane. | 1 tonne de... | m3 de biogaz | Equivalent litre de fioul | KWh élec. | | Lisier | 16 | 11 | 30 | | Fumier | 60 | 35 | 100 | | Paille | 220 | 120 | 350 | | Graisse | 450 | 350 | 1000 |
| Faut-il stocker le biogaz ? | |
Il faut 1.000 m3 (ballon souple par exemple) pour stocker l’équivalent de 700 litres de fioul. Le stockage sous pression permettrait de réduire ce volume, mais la compression est coûteuse et consomme de l’énergie. Cette option est réservée aux installations très importantes. Le biogaz doit être utilisé pratiquement au fur et à mesure de sa production. Une installation de méthanisation possède en général une capacité tampon, qui correspond à quelques heures de production. Elle est :
. soit intégrée au digesteur ou à la fosse de stockage du digestat,
. soit en ouvrage séparé (ballon souple).
| Le biogaz est-il dangereux ? | |
Le biogaz est explosif, corrosif et toxique (présence d’hydrogène sulfuré), et un minimum de précautions doit être pris pour éviter la dégradation rapide des matériels et les risques pour les personnes : appareils électriques adaptés près de la « zone gaz », surveillance des fuites, matériaux non corrosifs. Lorsque ces précautions élémentaires sont prises, le risque est très faible.
Les quantités d’énergie stockées sont comparables à celles qui sont stockées dans une cuve de fioul domestique.
Le stockage sous une légère surpression empêche toute infiltration d’air, et donc toute formation de mélange explosif.
En cas de fuite et d’incendie, une flamme se développe au point de fuite mais le biogaz n’explose pas.
|  | | | | Soupape de sécurité (photo Solagro) |
| |
|
| Quelles sont les utilisations du biogaz ? | |
Le biogaz peut être utilisé pour produire, par exemple :
. de l’eau chaude (chaudière) ;
. de l’air chaud (brûleur en veine d’air ou récupération sur gaz d’échappement moteur ou chaudière) ;
. de l’électricité par moteur. Le rendement d’un moteur est d’environ 30 %. 1 m3 de biogaz produit 2 kWh électrique.
La cogénération consiste à utiliser la chaleur du moteur pour produire de l’eau chaude. Pour 1 kWh électrique, on peut récupérer 1,5 kWh de chaleur. L’utilisation la plus fréquente du biogaz est la cogénération : production d’électricité et récupération de la chaleur pour chauffer le digesteur et les bâtiments voisins. Les consommations de chaleur sont en général limitées, et on n’utilise que rarement la totalité de la chaleur disponible.
| Faut-il chauffer le digesteur ? | |
Les bactéries travaillent à la même température que le corps humain, autour de 37°C. Les digesteurs doivent être isolés thermiquement. Une partie du biogaz (environ 20 à 30 %) est utilisée pour maintenir cette température. En général, le chauffage s’effectue par un échangeur à l’intérieur du digesteur.
| Quelles sont les propriétés du produit digéré ? | |
Le produit digéré - ou digestat - contient la matière organique non biodégradable (lignine…), les matières minérales (azote…) et l’eau.
Il peut être stocké et manipulé sans odeurs nauséabondes par rapport à un produit non traité. Sa valeur fertilisante n’est pas dégradée. Seule la fraction rapidement putrescible de la matière organique est transformée en gaz, la fraction ligneuse qui contribue à la formation de l’humus n’est pas attaquée.
L’azote est majoritairement sous forme d’ammoniaque : plus facile à gérer que l’azote organique, mais aussi plus volatile. La valorisation agronomique doit donc tenir compte de ces propriétés pour en tirer le meilleur parti. La méthanisation n’est pas un moyen de « détruire » l’azote, mais un procédé conservatif de l’azote qui constitue un outil pour améliorer la gestion de l’azote.
Si l’on tamise le digestat, on obtient un produit solide qui contient l’essentiel de la matière organique stable, et une bonne part du phosphore. Ce produit est utilisable comme amendement de fond (restauration de l’humus, relargage progressif de faibles quantités d’azote). La fraction liquide contient au contraire peu de matière organique, mais l’essentiel de l’ammoniac. Elle est utilisable comme engrais liquide (effet fertilisant immédiat), en remplacement des engrais minéraux azotés.
|  | | | | En fin de cycle: le digestat (photo Solagro) |
| |
|
| Quel type de moteur utiliser ? | |
. moteur à gaz : fonctionne à 100% biogaz, investissement et coûts d’entretien plus élevés, rendement plus faible,
. moteur dual-fioul : moteurs diesel fonctionnant avec un mélange 90 % biogaz et 10 % fioul. Meilleur rendement, investissement et coûts d’exploitation plus faibles, mais achat de fioul. Pour certains moteurs, on peut envisager de remplacer le fioul par de l’huile carburant.
EP d'après documents Solagro
|
|