• 72 Av. Grand Maghreb Arabe, 4071 Khzama - Sousse - Tunisie
  • +216 73 273 757
  • info@polycom-tunisie.com

BIOMETHANISATION

Définition et principes:

La biométhanisation est le procédé biologique qui permet de produire du méthane à partir de déchets organiques (et quelques fois minéraux). Au cours de sa production, le méthane est la plupart du temps mélangé à du gaz carbonique et d’autres gaz en petites quantités, ce mélange est appelé le Biogaz. Le méthane est riche en énergie : 35 MJ/m³ (10 kWh/m³).

Le pourcentage de méthane peut varier de 40 à plus de 80%, le reste étant principalement du CO2 (20 à 60%), de l’H2S (env. 1%) et de la vapeur d’eau.

Le biogaz produit par les boues est particulièrement riche en méthane et le  pourcentage  volumique atteint généralement 75 à 80%.

Le PCI du biogaz est directement proportionnel à la teneur en méthane : 4,5 kWh/m³ pour le biogaz de décharges, 6 kWh/m³ pour le biogaz des déchets bovins, 8 kWh pour le biogaz des boues des stations d’épuration,….

1/- La production de méthane correspond toujours  à  350  litres par kg de DCO dégradée (Demande

Chimique en Oxygène (mesurant les quantités de matière dégradable chimiquement)).

Le  procédé  biologique se déroule dans des réacteurs (digesteurs),  dans des  bassins ou lagunes en absence d’air : le processus est la digestion anaérobie.

Les matières  organiques fermentent grâce à des ensembles de bactéries en trois étapes : hydrolyse,

acidogenèse et méthanogenèse.  Aussi, ce processus se déroule naturellement dans des milieux anaérobies :

–  dans les marécages, dans les panses des bovins,…

–  dans les décharges d’ordures,

–  dans les lagunes d’eaux usées suffisamment profondes (> 3m).

La biométhanisation est employée à grande échelle dans les stations d’eaux usées des pays industriels.

Le méthane a un ‘effet de serre’ 21 fois plus  important que le gaz carbonique.  Sa  combustion contribuera à réduire l’effet de serre et les odeurs (oxydation de l’ H2S malodorant). Ainsi, le biogaz collecté est brûlé en torchères ou valorisé (production d’électricité et de chaleur). Le CO2 rejoint le cycle naturel du carbone et le biogaz ne contribue pas ainsi à l’effet de serre.

La digestion anaérobie se déroule à différentes températures (de env. 10 à 55°C) avec toutefois deux optimums :

–  la fermentation mésophile à 35°C,

–  la fermentation thermophile à 55°C.

On parle de fermentation psychrophile pour les températures inférieures à env. 20°C.

Tous les substrats ne sont pas méthanisables, le pH doit se maintenir (naturellement ou par l’ajout de neutralisants’) entre 6,5 et 7,5 dans le digesteur. Dans les bassins ou lagunes d’eaux usées, le pH se stabilise généralement et naturellement aux environs de 7.

Dans  les procédés traditionnels (digesteur complètement mélangés), les substrats doivent séjourner assez longtemps dans le digesteur pour que les bactéries puissent se multiplier et digérer la matière organique : –  à 55°C, il ne faut que quelques jours (< 20) pour assurer une fermentation suffisante,

–  35°C, un temps de séjour de 30 jours est suffisant en dessous, les temps de séjour peuvent atteindre 60 à 100 jours.

Le temps de séjour sera fonction du substrat et de la température, mais aussi du procédé mis en œuvre.

Les eaux usées peuvent être fermentées dans des digesteurs spéciaux, tels que le filtre anaérobie, les lits fluidisés et l’UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket).

Ces méthaniseurs ont pour principe de piéger les  bactéries  qui  se  fixent sur les particules ou les supports (plastique, PE, polyuréthane,…’soufflé’ ou en anneaux, à grande surface spécifique) ajoutés dans le digesteur. Le contact bactéries-matière à fermenter est optimisé par la répartition des liquides et des supports.  La vitesse de fermentation est beaucoup plus élevée et le temps de séjour peut être réduit à quelques heures au lieu de plusieurs semaines. Les productions atteignent de 4 à 10 m³ de biogaz  par  m³ de digesteur au lieu de 1 m³/m³  dans les digesteurs classiques. Les volumes des digesteurs sont réduits.

Dans les bassins ou lagunes, les boues décantées séjournent en général plusieurs mois durant lesquels la fraction organique sera fortement dégradée.

Dans certains cas et pour des substrats particuliers (eaux usées industrielles,…), le processus peut être séparé en deux étapes dans  deux  cuves  différentes : l’une pour l’acidification et l’autre pour la méthanisation.

La biométhanisation est très bien adaptée à la valorisation de mélanges de déchets, une  véritable symbiose s’établit et les rendements obtenus dépassent la somme des rendements calculés pour chaque substrat. Des substrats difficilement méthanisables (certains déchets végétaux et agro-industriels, parfois même des déchets toxiques (huiles minérales,…))  donneront des rendements inespérés quand ils seront mélangés à des déchets fermentescibles. Par exemple, les déchets de bovins collectés dans plusieurs fermes, des déchets organiques industriels (boues de stations d’épuration,  ordures ménagères) sont fermentés dans des digesteurs ‘collectifs’ et les effluents (déchets fermentés) sont récupérés partiellement par les fermiers, le reste est vendu comme engrais. Le biogaz est valorisé pour la production de chaleur, d’électricité et dans le gaz de réseau. Les exemples les plus connus sont ceux du Danemark où ces digesteurs ‘collectifs’ ont été implantés grâce à l’appui de l’Etat