Produire du gaz naturel combustible et du fertilisant à partir de nos déchets organiques
Difficulté
Moyen
Durée
2 jour(s)
Catégories
Énergie, Maison
Coût
500 EUR (€)
Introduction
Un biodigesteur est une solution technique de valorisation des déchets organiques utilisée pour produire un gaz combustible (le biogaz) et un fertilisant (le digestat). La particularité du biodigesteur est que la dégradation est réalisé par des bactéries dans un milieu privé d’oxygène, on parle de fermentation anaérobique.
Le biogaz est un mélange de gaz contenant principalement du méthane, il peut être utilisé pour alimenter un bruleur de gazinière ou de chaudière ou bien comme combustible pour des moteurs.
La fermentation méthanogène qui se produit dans le biodigesteur existe dans la nature. C’est par exemple ce qui se produit dans les marais lorsque de la matière organique se décompose sous l’eau. Les feu-follets sont de petites torchères de biogaz.
La domestication du biogaz remonte au début du XIXe siècle et le nombre et la variété de biodigesteurs n’ont cessé de croitre depuis. Ils sont particulièrement présents dans les pays en développement de la ceinture tropicale où la petite paysannerie s’autonomise en énergie grâce à leur production de gaz avec leurs déchets organiques. La chaleur étant un catalyseur important de la fermentation, sous ces latitudes, de petites unités sont économiquement intéressantes.
En France et dans les pays développés, le coût de l’énergie étant très faible par rapport à celui de la main d’œuvre, peu de petits digesteurs existent. Cependant de nombreuses installations industrielles équipent les stations d’épurations et les grands élevages agricoles.
Il existe plusieurs types de biodigesteurs, continus ou discontinus, et avec des plages de production selon la température (psychrophile : 15-25°C, mésophile : 25-45°C ou thermophile : 45 – 65°C). Nous allons étudier les biodigesteurs continus mésophiles à 38°C, solutions les plus utilisées en zone tempérée.
La caractéristique principale de ce système est sa ressemblance avec un système digestif. Tout comme lui, il cultive des bactéries, a besoin d’une certaine température pour être efficace et reçoit une alimentation régulièrement.
Dans un compost, en milieu aérobie, la décomposition des matières organiques conduit à la formation de gaz (H2S, H2, NH3) et à une production de chaleur importante. Seule la décomposition à l’abri de l’air conduit à la formation du méthane. C’est une des raisons pour laquelle la fermentation a lieu dans une cuve étanche.
Dans ce tutoriel nous allons étudier les différents éléments constituants un biodigesteur (circuit matière et circuit gaz) et comment l’utiliser.
Cette documentation réalisée avec l’association Picojoule retrace la fabrication d’un de leurs prototypes de micro-méthanisation, il ne permet pas l'autonomie en gaz de cuisson mais est une bonne introduction à la biodigestion. Le digesteur semi-enterré d'Hélie Marchand à Madagascar est de plus grande capacité : Biodigesteur
Les explications sont largement inspirées du travail de Bernard LAGRANGE dans ses ouvrages Biométhane 1 et 2, que nous vous recommandons vivement !
Ce travail est libre et ouvert, n’hésitez pas à le clarifier et le compléter de vos connaissances et expériences.
Matériaux
Circuit matière
- 1 Bidon 60 L
- 1 Bouchon 160 mm
- 1 Réducteur 160-100 mm
- 1 Réducteur 100-50 mm
- 1 mètre de tube PVC 50 mm
- 4 Coudes 45° 50 mm PVC MF
- 2 Raccords démontables 50 mm
- 2 Passes-parois 50 mm
- 2 Manchons MM 50 mm
- 1 Bouchon 50 mm PVC
- Colle PVC
- Décapant
- Pâte à joint plomberie
Circuit gaz
- 2 Ecrous plan 1/2’ pour passe-paroi gaz
- 1 lot de joints plan
- 1 Tube filté en 1/2’
- 1 Coude 1/2’ laiton MF
- 1 Raccord FF 1/2’ écrou libre
- 1 Vanne Gaz 15x21 MM
- 1 lot de colliers de serrage
- 1 Tétine gaz 1/2’ F
- 5 mètres de tuyau de gaz
- 1 Filtre eau
- 1 Filtre soufre en bille d’argile
- 2 Vannes gaz
- 3 T tuyaux gaz
- 1 Raccord démontables air comprimé
- 1 Manomètre
- 1 Réserve à eau souple 150L
- 1 Compresseur gaz
- 1 Gazinière
- 1 Tapis chauffant
Outils
- scie
- perceuse avec scie cloche
- coupe tube
- tournevis
- cutter
- compresseur
Étape 1 - Circuit matière - Digesteur
Dimensionnement
Pour une bonne digestion, à 38°C, la matière organique doit passer 30 jours dans le biodigesteur. Nous allons dimensionner le volume du digesteur en fonction des apports réguliers et de cette durée.
Prenons un exemple : l’apport périodique est de 2 litres par jour, la matière devant rester au moins 30 jours, il faut un digesteur de 60 litres minimum.
Réalisation
C’est dans le digesteur qu’a lieu la dégradation bactérienne. Pour avoir une production de méthane il faut des bactéries méthanogènes. Celle-ci se développent en absence d’oxygène, on parle d’un milieu anaérobique. Pour priver la matière organique d’oxygène il suffit de l’immerger dans l’eau.
- Faire deux trous en vis-à-vis dans le bidon digesteur. Ils doivent être au tiers de la hauteur,
- Insérer un passe-paroi matière préalablement graissé dans chacun des deux trous,
- Graisser l’intérieur des passe-parois matière,
- Positionner une plaque à l’intérieur du digesteur faisant la séparation entre l’entrée et la sortie. En laissant passer la matière au-dessous et au-dessus elle augmente le parcours de la matière et donc le temps de digestion minimum,
- Faire un trou dans l’opercule du couvercle pour installer un passe paroi gaz,
- Installer un passer un passe-paroi gaz au centre de l’opercule d’étanchéité du couvercle. Du téflon sur les filets et un joint plat de chaque côté permettent d’étanchéifier le montage,
- Enduire de graisse la collerette de l’opercule et refermer le couvercle, la graisse fait l’étanchéité, le couvercle maintient la pression,
- Installer une vanne après le passe-paroi gaz.
Draft
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