Leçon N°4 : Critères à respecter pour bien méthaniser

 

Les différentes familles de bactéries qui participent au processus global de la méthanisation ont besoin de certaines conditions pour travailler avec efficacité.

 

On peut classer simplement les principaux axes importants à retenir pour optimiser la production de Biogaz.

 

1°) Broyage ou aspect physique des matières fermentescibles à méthaniser :

Ces matières doivent être broyées le plus finement possible afin de permettre le plus grand contact possible (plus grande surface) avec les bactéries. La dégradation des matières organiques sera meilleure, plus rapide et le mélange ou brassage dans le méthaniseur facilités. Autre avantage, en fin de cycle les résidus seront naturellement ‘’calibrés’’ et plus simplement valorisés, humides ou secs.

Exemples de broyages à envisager : Les restes de nourriture comportant des os, des noyaux de fruits ; les déchets de nettoyage de jardin (feuillages, grandes herbes, branchages, fruits tombés à terre…) ; les déchets d’abattage d’animaux, grosses arêtes ou os de poissons  …etc.

Par contre certaines matières organiques sont déjà broyées ou considérées comme telles : exemples : les lisiers de porcs, les boues de stations d’épuration, les herbes de tonte de gazon, les fumiers de bovins, ovins, caprins non mélangés avec de la paille, fientes de volailles, les contenus des fosses septiques, la bagasse, les drèches de bière …etc.

 

2°) Température dans le méthaniseur au sein des matières organiques :

Le froid ralenti ou arrête pratiquement totalement l’activité des bactéries, c’est pourquoi on utilise des réfrigérateurs et congélateurs pour conserver nos aliments.

L’activité enzymatique des bactéries dépend étroitement de la température. Vers 10°C, cette activité est faible, au dessus de 65°C les enzymes sont détruites par la chaleur. On distingue trois phases de fermentations en fonction de la température:

            – Psychrophile : température entre 10 et 20°C (processus plus lent)

            – Mésophile : température entre 30 et 50°C (idéal en milieu Tropical, pays chauds)

            – Thermophile : température entre 60 et 70°C (plus rapide, mais plus complexe)

 

En milieu tropical, et dans les pays chauds, il n’est pas utile de réchauffer le milieu (d’ou économie d’énergie et simplicité des systèmes de fermentation), on se trouve naturellement en phase mésophile.

S’il faut réchauffer le milieu, il existe diverses méthodes utilisées dans le monde en digestion continue ou discontinue (compléments d’informations dans les leçons suivantes…).

            – Réchauffage externe: par exemple avec un enrobage de fumier, de paille, de tonte de gazon… (La fermentation aérobie externe dégage de la chaleur).

            – Réchauffage interne : circulation dans des tuyaux immergés d’eau chaude provenant de chauffe-eau Solaires ou autre source chaude (cogénération par exemple).

 

3°) Le PH ou acidité du milieu :

Le PH (Potentiel Hydrogène) est défini par un taux de 0 à 14, il est neutre lorsque ce taux est égal à 7. Lorsque le milieu est acide (de 0 à 7), l’activité enzymatique des bactéries est bloquée. En milieu très basique ou alcalin (de 7 à 14), les fermentations produisent de l’hydrogène sulfuré (H2S) qui est l’odeur caractéristique d’œuf pourri et de l’hydrogène (H2). La digestion peut s’effectuer entre les pH de 6,6 à 7,6 avec un optimum entre 7 et 7,2.

 

4°) L’ensemencement initial du contenu du méthaniseur :

Nous vivons en permanence avec un nombre inimaginable de bactéries, il y en a donc naturellement dans les matières organiques à méthaniser, mais en nombre limité.  

Le début rapide d’une bonne fermentation méthanogène demandera un ensemencement initial (amorçage) avec du fumier, lisier de porc, boues de mangroves, de stations d’épuration, liquide de fosse septique… etc.

Les déjections animales de ruminants comme la bouse de bœuf fait démarrer un digesteur plus rapidement et augmente le rendement de la fermentation.

 

5°) Brassage ou agitation et fluidité du milieu:

Il est souhaitable d’envisager le brassage des matières dans le méthaniseur de façon à :

– Bien mélanger les bactéries qui s’agglomèrent autour des particules de matières  organiques,

– Eviter la formation de croûtes en surface,

– Homogénéiser les matières en digestion pour mieux les dégrader dans leur totalité,

– Faciliter la remontée des petites bulles de Biogaz.

Les solutions sont multiples, certaines nécessitent une traversée des parois pour le passage d’un axe, ou d’un câble électrique avec problème d’étanchéité ‘’durable’’ à résoudre. Certaines solutions simples seront proposées dans les ‘’Leçons de l’énergie propre’’ à venir…

La fluidité du milieu doit permettre aux micros bulles produites de Biogaz de remonter à la surface. Pour cela l’aspect du mélange préparé doit correspondre à une purée fluide et non pas une pâte épaisse. Cette fluidité facilitera également le brassage et les transferts de matières avec des pompes immergées (remplissage du méthaniseur et vidage en fin de cycle).

Attention, il ne faut pas être trop liquide car il y aurait moins de matières et donc moins de production de Biogaz !

 

6°) Nature des matières fermentescibles :

Les matières fermentescibles ‘’entrantes’’ dans le méthaniseur ne doivent pas être ‘’souillées’’ avec des produits chimiques (produits phytosanitaires par ex.), ou des hydrocarbures divers.  Liste non exhaustive de produits ou matières ‘’interdites’’ ; plastiques, métaux, verres, piles, emballages divers, médicaments, sciures de bois traités, ou tout autre matière ‘’non organique’’, c'est-à-dire non ‘’fermentescible’’.

Une attention particulière concerne les risques liés aux déjections animales qui comporteraient des antibiotiques résiduels des traitements de ces animaux. Se renseigner avant car certains éleveurs ‘’abusent’’ de ces traitements. Bien entendu la présence d’antibiotiques peu notablement perturber voire annihiler les différentes phases de la méthanisation.

 

7°) Anaérobiose, milieu liquide à rajouter dans le méthaniseur :

Les différentes phases de la méthanogénèse ne peuvent avoir lieu que dans un milieu exempt d’oxygène (c’est l’anaérobiose). Le plus simple pour obtenir cette condition c’est d’immerger les matières fermentescibles à méthaniser dans de l’eau.

L’eau du robinet ou du réseau contient du chlore ou autres désinfectants, cela retarde considérablement le démarrage de la fermentation, ou peut carrément la rendre impossible par stérilisation du milieu.

Il faut donc utiliser de préférence de l’eau de pluie, de rivière, d’un forage, d’une mare… et ne pas ‘’l’injecter’’ sous pression dans le méthaniseur  pour ne pas oxygéner cette eau !

 

8°) Rapport carbone/azote (C/N) :

Il concerne les proportions de ces deux éléments dans les matières à méthaniser. Ce rapport est optimal aux environs de 30%. Il peut toutefois varier dans d’assez grandes proportions en réduisant relativement peu la production de Biogaz.

L’élément carbone est abondant, on utilisera par exemple des tontes d’herbages verts frais pour l’apport en azote naturel.

Enfin un retour d’expérience et une règle à retenir : plus il y a de matières différentes mélangées à méthaniser et plus il y aura de Biogaz produit… et mieux cela ‘’marchera’’ !

 

Par Guy Favand, Professeur et Vice Président O.N.G COEDADE RUP

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