METHANISATION ou FERMENTATION METHANIQUE

La méthanisation, s'appliquant de préférence à des déchets organiques très humides (déjections animales, effluents d'élevage, d'industries agro-alimentaires, d'abattoirs, boues biologiques de stations d'épuration), est utilisée pour le traitement des eaux usées des villes et des industries alimentaires. Ce procédé peut être aménagé et utilisé pour produire des acides organiques pouvant servir de matières premières à la production de cétones, d'hydrocarbures, de protéines.

préparation des échantillons

Le démarrage de la méthanisation est délicat et nécessite un ensemencement. Il demande à chaque instant un équilibre entre différentes catégories de bactéries qui agissent d'une part, entre les divers composants chimiques de la mixture d'autre part.

Plusieurs paramètres permettent le contrôle du processus de méthanisation :

principe physico-chimique

Les micro-organismes actifs sont des bactéries anaérobies. Tous les corps organiques ne se décomposent pas de manière identique : les substances peu polymérisées comme les sucres, les amidons, se décomposent rapidement donnant des acides organiques. L'accumulation de ces acides dans le milieu peut entraîner sa stérilisation : aucune autre fermentation ne peut alors se produire. Par contre, les matières fortement polymérisées se décomposent assez lentement pour que les acides formés soient à leur tour décomposés en méthane au fur et à mesure de leur production. On peut alors obtenir du méthane en quantité importante et de façon continue.

La dégradation de la matière végétale s'effectue en plusieurs étapes. La première étape est une liquéfaction : la matière végétale se présente le plus souvent sous forme solide. Elle doit d'abord être " cassée " par les enzymes produites par les bactéries. Au cours de la deuxième phase, une première population de bactéries transforme la matière organique en acides. Ces acides serviront ultérieurement de nourriture à une deuxième population de bactéries, les bactéries méthanogènes. Enfin, dans la troisième phase, ces bactéries méthanogènes entrent en action et décomposent les acides présents dans le milieu en méthane et gaz carbonique.

Le processus se déroule en 4 étapes biochimiques, comme le montre le tableau suivant :

Les digesteurs utilisés pour la méthanisation sont constitués de cuves généralement cylindriques, isolées thermiquement et souvent enterrées. Les cuves sont fermées par un couvercle étanche aux gaz.

On distingue :

performance

La composition du biogaz formé est la suivante, en volume :

CH4 : 50 à70%

CO2 : 30 à 40%

H2S : 0,2 à 5%

N2 : 0,2 à 3%

autre gaz : traces

Suivant les utilisations envisagées, il peut être nécessaire de laver le biogaz pour le débarrasser du CO2, de l'H2S (problème de corrosion métallique) ou de la vapeur d'eau (gênante pour la compression du gaz).

On peut calculer approximativement les productions maximales de biogaz pour les principaux biopolymères :

lipides : 1,2 m3/kg

glucides : 0,8 m3/kg

protéines : 0,7 m3/kg

usage

Ce processus de fermentation méthanique est assez complexe et sa mise en oeuvre fait encore l'objet de recherches afin d'en perfectionner le rendement et la fiabilité.