Méthanisation

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La méthanisation est un processus biologique assuré par une communauté de micro-organismes qui permet la transformation de la matière organique en méthane et en un résidu solide compostable, le digestat.

Dans un digesteur, la méthanisation de la matière organique des déchets industriels, agricoles ou ménagers possède l’avantage de limiter les émissions de gaz à effet de serre des déchets traités, de consommer peu d’énergie, de produire des boues compostables et surtout de générer un gaz contenant du méthane (CH4). Ce gaz, appelé biogaz, peut faire l’objet d’une valorisation énergétique par combustion.

La « méthanisation », procédé naturel, est à ne pas confondre avec la « méthanation », procédé industriel. On trouve d'ailleurs une note à ce sujet dans Termium 2001 selon laquelle, en anglais, on confond presque systématiquement les termes correspondants, soit « methanization » et « methanation » dans les ouvrages de référence.

[modifier] Processus biologique

On peut distinguer trois phases distinctes, faisant intervenir différentes populations de bactéries :

L’hydrolyse et l’acidogénèse, au cours desquelles les molécules contenues dans l’effluent sont découpées en molécules plus petites puis transformées en acide.
L’acétogénèse, au cours de laquelle les aciiides sont convertis en acétate ou en dihydrogène.
La méthanogénèse, au cours de laquelle l’acétate et le dihydrogène sont transformés en méthane et en dioxyde de carbone.

Le déroulement du processus dépend du pH avec un optimum des réactions autour de 7, et de la température qui pour une digestion mésophile, doit être maintenue entre 34 et 38°C.

[modifier] Méthanisation de mélanges liquides

La méthanisation de matières liquides ou en suspension dans un mélange liquide est adaptée à plusieurs produits dont on dispose sous cette forme, qui peuvent être complétés de déchets solides. Les produits de base sont alors fréquement les effluents d'élevage (lisiers) et les boues d'épuration (souvent des boues mixtes qui rassemblent les boues primaires et les boues biologiques). Ces matières de base dont on dispose en général de façon régulière peuvent être complétées de divers déchets organiques, et en particulier de graisses dont le pouvoir méthanogène est fort (issues par exemple d'abatoires, ou du prétraitement des stations d'épuration).

L'état liquide du mélange permet un brassage pour obtenir une bonne homogénéité de la matière et de la température.

Les principales grandeurs qui caractérisent un réacteur de digestion anaérobie sont :

La charge volumique appliquée : il s’agit de la quantité de DCO introduite dans le réacteur par jour et par unité de volume du réacteur. Elle permet de comparer la quantité de pollution traitée par différents types de réacteur.
Le temps de séjour hydraulique (TSH) correspond à la durée du contact entre l’effluent et la biomasse. Il représente le rapport entre le volume du réacteur et le débit d’alimentation. Le TSH permet de connaître le volume d’effluent qu’on peut traiter chaque jour dans le réacteur.
La quantité et la composition du gaz : la quantité de gaz peut être rapportée à la quantité de matière organique éliminée (rendement) ou au volume du réacteur (productivité). La composition du gaz est variable selon l’état du réacteur.

[modifier] Méthanisation des déchets solides

La méthanisation des déchets solides s'applique à la plupart des déchets organiques :

Municipaux : déchets alimentaires, journaux, emballages, textiles, déchets verts, sous-produits de l'assainissement urbain ;
Industriels : boues des industries agroalimentaires, déchets de transformation des industries végétales et animales, fraction fermentescible des DIB ;
Agricoles : déjections d'animaux, substrats végétaux solides.

On parle généralement de méthanisation solide (assimilée à digestion en milieu sec) lorsque les déchets à digérer ont un taux de matière sèche au dessus de 15-20%. Les avantages d'un tel process comparés à celui, traditionnel, du traitement en milieu liquide sont par exemple le gain de place, la facilité de traitement du digestat produit, l'économie d'eau et l'économie en terme de chauffage (si besoin est), vu la réduction des volumes.

Depuis une trentaine d’années, les installations industrielles traitant ce type de déchet ont montré leur rentabilité économique. Selon leur provenance, les déchets peuvent subir un prétraitement tel que : séparation, triage, réduction de la taille par broyage, criblage par la taille ou pasteurisation.

Fin 2002, 78 unités industrielles de méthanisation de déchets ménagers et assimilés sont en service en Europe pour une capacité de traitement de 2,3 millions de tonnes de déchets par an. Les nouvelles capacités installées en 2002 s'élèvent à 813.000 tonnes/an.

La France a été le premier pays à se lancer dans la méthanisation des déchets ménagers en 1988 à Amiens, et compte depuis 2002 une unité supplémentaire à Varennes-Jarcy (Essonne). Un à deux projets devraient se concrétiser en Seine Saint Denis.

L'une des différences avec la méthanisation des effluents est qu’en sortie du une fraction solide

Le « digestat » sortant du digesteur ou réacteur est un déchet traité et stabilisé. C’est un compost désodorisé et hygiénisé. L'amendement organique de ce compost issu de la méthanisation de déchets fermentescibles est de bonne qualité et peut être utilisé pour des cultures alimentaires ou non alimentaires comme les espaces verts selon la réglementation, la nature des produits traités et les analyses de ce digestat.

[modifier] Liens

La méthanisation : Site pour l'information du processus biologique, des technologies de méthanisation et de la valorisation du biogaz.

Club biomethane : Développer des projets individuels (domestiques ou exploitations agricoles) de productions de bio-méthane dans un but économique, à partir de la fermentation de matières végétales. (expériences et nombreux liens) ].

agriKomp France : Conception, Réalisation, Maintenance. Le plus court chemin vers votre installation de Biogaz

http://www.biogaz-planet.fr: Etude, construction, service. Entreprise spécialisée dans l'installation biogaz agricole.

Association EDEN : EDEN est impliquée dans le développement de la méthanisation et de l'utilisation du biogaz ( cogénération, épuration, biogaz carburant, froid...)