Bioogester à quoi sert-il, types, avantages, inconvénients

UN Biodigester Il s'agit d'un réservoir fermé où le gaz de méthane et les engrais organiques sont générés à partir de la fermentation anaérobie de la matière organique. La base biologique est la décomposition de la matière organique par l'action des bactéries par hydrolyse, acidification, acéthagenèse et méthanogenèse.

Le biodigester fournit les conditions contrôlées nécessaires pour le processus de biodigestion. Après ce processus, ils sont obtenus sous forme de produits finaux de biogaz (méthane, dioxyde de carbone, azote et acide sulfure), biosol (engrais solide) et biol (engrais liquide).

Système de biogaz. Source: Renergon International AG [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0)]

Le fonctionnement de base commence à ajouter des déchets organiques et de l'eau à un récipient hermétique, dans lequel le processus de fermentation anaérobie est généré. Ensuite, le biogaz est extrait pour le stockage, l'utilisation directe ou comme engrais.

Les trois types de base de biodigesters selon leur système de charge. Les biodigesters discontinus ne sont chargés de déchets organiques qu'une seule fois dans chaque processus de production, puis l'engrais est extrait pour démarrer un autre cycle.

Ceux de la charge de Semicontino sont chargés dans des périodes régulières en extrayant la quantité d'engrais équivalent au volume chargé. Les systèmes continus sont des usines industrielles avec une charge de matière organique permanente, ainsi qu'une extraction du biogaz et des engrais.

Parmi les avantages des biodigesters, permettez une bonne gestion des déchets organiques, les recycler et la réduction des risques environnementaux. De plus, l'énergie (biogaz) et les engrais organiques sont produits, ce qui génère une valeur économique et environnementale.

Cependant, il existe également certains inconvénients tels que la consommation d'eau, la difficulté de maintenir les niveaux appropriés de température et la présence de substances nocives (sulfure, acide siloxénique). Il met également en évidence l'accumulation de la matière première près de la zone et des risques d'explosion.

Un biodigester fait maison peut être construit avec un faible coût et traiter les déchets biologiques de la cuisine. Pour cela, seul un couvercle hermétique et certains matériaux de plomberie (tubes en PVC, mots de passe, entre autres) sont nécessaires, entre autres).

À plus grande échelle, dans les zones rurales, le système de construction le plus économique et le plus facile est la saucisse. Ce système se compose essentiellement d'un sac en polyéthylène scellé et avec les connexions correspondantes.

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Pourquoi est-ce

- Traitement et recyclage des déchets organiques

Les biodigesters sont des alternatives technologiques très utiles sous l'optique de la gestion durable des déchets organiques et de la production d'énergie renouvelable. Par exemple, ils fournissent une alternative pour le recyclage des déchets organiques solides et liquides, qui sont transformés en matières premières pour le biodigester.

Ainsi, recycler les déchets organiques réduit leur impact polluant et génère des économies sur leur manipulation. Les biodigesters sont utilisés pour le traitement des eaux usées, le traitement des déchets biologiques urbains et les déchets agricoles et d'élevage.

- Production de biogaz et de biofertilisants

Le processus de digestion anaérobie génère en tant que biogaz et produits d'engrais organiques.

Biogaz

Le biogaz a environ 60% de gaz méthane qui est un carburant de puissance calorique élevée et peut être utilisé pour la production d'énergie. Il peut être utilisé pour cuire, produire de l'électricité (turbines à gaz), déplacer les moteurs ou la chaleur.

Biofertilizantes

Les biofertilisants résultant de biodigesteros sont obtenus à l'état (biosol) et liquide (biol) avec des niveaux élevés de macro et de micronutriments. De Biol, ils peuvent être obtenus isolément les macronutriments de base (phosphore, azote et potassium) par des processus d'ultrafiltration et une osmose inverse. 

Le biol contient des quantités importantes d'hormones de croissance utiles pour le développement des plantes telles que l'acide indol-acétique, les gibbelins et les cytokinines entre autres.

Comment ça marche

Le biodigester fonctionne en générant un processus de vélo par digestion anaérobie, de la décomposition de la matière organique hydratée et en l'absence d'air. Cela se produit grâce à un processus de fermentation qui a comme produit principal du gaz méthane (CH4) et du dioxyde de carbone (CO2).

- Bioogester et charge d'agitation

Il est effectué à travers le réservoir de charge, qui se compose d'un dépôt dans lequel la matière organique est préparée pour être ajoutée par le tube de charge au biodigester.

Matière organique et traitement de la charge

Le biodigester doit être alimenté périodiquement avec suffisamment de matière organique et d'eau pour sa capacité de chargement. En ce sens, 25% du volume du biodigester libre doit être laissé pour l'accumulation du gaz produit.

À son tour, le type et la qualité de la matière organique influenceront également la productivité et l'utilisation ou non de résidus solides et liquides comme engrais. Certains déchets organiques peuvent générer des problèmes dans le processus de fermentation, comme les résidus d'agrumes qui peuvent trop acidifier le milieu.

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Le matériau doit être écrasé ou réduit à la taille la plus basse possible, et pour faciliter la fermentation et le mélange doit contenir 75% d'eau et 25% de matière organique. Il doit être agité périodiquement afin de garantir l'homogénéité du processus de fermentation dans le mélange.

Temps de température et de rétention

Le temps de rétention de la matière organique dans le biodigester pour atteindre sa fermentation totale dépendra du type de ceci et de la température. À une température ambiante plus élevée, la fermentation sera plus rapide (par exemple à 30 ºC, il peut prendre environ 20 jours pour recharger le biodigester).

- Digestion anaérobique

Digestion anaérobique. Source: Tilley, E., Ulrich, L., Lüthi, C., Reymond, pH., Zurbrügg, C. [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0)]

Dans le processus, ils agissent des bactéries qui nécessitent des conditions environnementales adéquates telles que l'absence d'air, des températures supérieures à 20 ° C (idéal 30-35 ºC) et un milieu pas très acide. Dans ces conditions, trois phases sont développées:

Hydrolyse

Dans ce processus, les bactéries hydrolytiques agissent qui sécrètent les enzymes extracellulaires. Par conséquent, les chaînes complexes de glucides, de protéines et de lipides en morceaux mineurs solubles (sucres, acides aminés et graisses) sont décomposés).

Étape d'acidification ou de fermentation

Les composés solubles de la phase précédente sont fermentés en acides gras volatils, alcools, hydrogène et CO2.

Acéthanogenèse

Les bactéries acétoogéniques entrent en jeu qui oxydent les acides organiques comme source de carbone. Ils génèrent de l'acide acétique (CH3COOH), de l'hydrogène (H2) et du dioxyde de carbone (CO2) et des odeurs désagréables sont produites en raison de la présence d'acide sulfidrique.

Formation de méthane ou phase métanogène

Dans la dernière phase, ils agissent des bactéries métanogènes qui décomposent les produits de l'acétonogenèse générant du méthane. Dans la nature, ces bactéries agissent dans les marécages, les environnements aquatiques et dans l'estomac des ruminants.

À la fin de cette phase, le mélange contient du méthane (45 à 55%), du dioxyde de carbone (40 à 50%), de l'azote (2 à 3%) et de l'acide sulfure (1,5 à 2%).

- Décharge de biodigester

Le taux de production de biogaz et d'engrais dépend du biodigester de type, la matière organique qui l'alimente et la température. Le biogaz s'accumule dans la partie supérieure du biodigester et est extrait par des tuyaux à des dépôts de stockage.

Une fois la fermentation terminée, la boue est extraite (un mélange de solides et de liquide) par des tuyaux. La décharge est produite par le principe des vaisseaux communicants, c'est-à-dire lors du chargement de nouveaux matériaux, la pression fait l'excédent du côté opposé.

La proportion entre la quantité de matière introduite (déchets organiques et eau) et le produit de sortie (biosol et biol) est de presque 1: 0,9. Cela équivaut à un rendement de 90%, où la proportion la plus élevée correspond à Biol (liquide).

- Biogaz: purification

Le gaz produit doit être purifié pour éliminer ou réduire la teneur en sulfure et en acide d'eau à l'aide de pièges pour attraper les deux composés. Ceci est nécessaire pour réduire le risque de dommages à l'équipement par la puissance corrosive de ces composants.

Piège à eau

L'eau traînée par le biogaz précipite lorsque le tuyau s'ouvre sur un plus grand espace et le gaz continue par une autre constriction. Ce tuyau mène à un récipient large et hermétique pour contenir l'eau qui est ensuite extraite par une clé de purge en bas.

Piège à acide sulfhydrique

Le processus d'extraction de l'acide sulphidérique du biogaz est similaire à celui du piège à eau, mais le piège entrecoupé dans la trajectoire du tuyau doit contenir des copeaux ou des éponges de fer. Lorsque le biogaz traverse le lit de fer, l'acide sulfure réagit avec cela et précipite.

- Engrais: séparation et compostage

Le mélange de biosol et de biol subit un processus de décantation afin de séparer les deux composants. Le biosol peut être utilisé seul ou suivre un processus de compostage pour une utilisation ultérieure comme engrais solide.

Le biol est utilisé comme un engrais foliaire liquide ou ajouté dans l'eau d'irrigation, il est donc très utile dans les systèmes hydroponiques.

Gars

Production de biogaz en Allemagne. Source: Volker Thies (Asdubal) [CC BY-SA 3.0 (http: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0 /]]

Les biodigestres sont classés en fonction de leur périodicité de charge et de forme structurelle. Pour sa périodicité de charge, nous avons:

- Discontinu

Le système discontinu ou Grouper Il se compose d'un réservoir hermétique plein et ne se charge pas jusqu'à ce qu'il n'ait cessé de produire du biogaz. Le gaz s'accumule dans un collecteur flottant attaché en haut du réservoir (gazomètre).

Ce type de biodigester est utilisé lorsque la disponibilité des déchets organiques est intermittente.

- Semi-continu

Contrairement au système discontinu, des charges et des décharges sont effectués en certains termes pendant le processus de production du biogaz. Selon son système constructif, il existe trois types de base:

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Biodigestor du globe ou de la salchicha

Il est également appelé taïwanais et se compose d'une tombe en béton à couche plate où un sac ou un cylindre en polyéthylène est installé. Ce sac doit être installé les connexions pour l'entrée des déchets organiques et la sortie du biogaz.

Le cylindre est rempli d'eau et d'air et par la suite la charge de déchets organiques est ajoutée.

Biodigesters de dôme fixe

C'est le biodigester chinois si appelé et se compose d'un réservoir souterrain construit en brique ou en béton. Le réservoir est un cylindre vertical avec des extrémités convexes ou arrondies et a un système de charge et une autre décharge.

Le biogaz s'accumule dans un espace établi à cet effet sous le dôme supérieur. Le Biodigester travaille avec une pression variable de biogaz selon sa production.

Biodigester à dôme flottant

Appelé hindou biodigester, il se compose d'un réservoir cylindrique souterrain avec un système de chargement et de déchargement. Il est construit en brique ou en béton et dans sa partie supérieure, il y a un réservoir flottant (gazomètre) dans lequel le biogaz s'accumule.

Le gazomètre en fibre de verre recouvert de plastique ou d'acier inoxydable flottait sur le mélange grâce au biogaz accumulé. Il a l'avantage qu'il maintient une pression de gaz constante.

Par la suite, le gazomètre monte et diminue en fonction du niveau de mélange et de quantité de biogaz. Par conséquent, des rails latéraux ou une tige de guidage centrale qui évite le frottement avec les murs sont nécessaires.

- Continu

Dans ce cas, le chargement et la décharge du biodigester sont un processus continu, donc il nécessite une disponibilité permanente des déchets organiques. Ce sont de grands systèmes industriels généralement utilisés pour le traitement des eaux usées des communautés.

Pour cela, les systèmes de réservoirs de collecte, les bombes pour les biodigesters et l'extraction d'engrais sont utilisés. Le biogaz est soumis à un système de filtrage et de distribution par compression pour garantir sa distribution aux utilisateurs.

avantage

Recyclage et pollution

L'installation d'un biodigester permet le recyclage des déchets organiques, réduisant ainsi la pollution de l'environnement et obtenant des produits utiles. Dans le cas de l'environnement rural, il est particulièrement important pour la gestion des excréments animaux dans les systèmes d'élevage.

Obtenir du biogaz

Le biogaz représente une source d'énergie efficace et économique, principalement dans les domaines où la disponibilité d'autres sources d'énergie n'est pas accessible. Dans les zones rurales des pays économiquement déprimés, il est cuit avec du bois de chauffage, ce qui a un impact sur l'environnement.

La disponibilité du biogaz peut aider à réduire la demande de bois de chauffage et a donc un impact positif sur la conservation de la biodiversité.

Production d'engrais

Grâce aux biodigestres, les engrais organiques solides (biosol) et les liquides (biol) sont obtenus. Ces engrais ont un impact environnemental inférieur et réduisent les coûts de production agricole.

Santé

En permettant une bonne gestion des déchets organiques, les risques qu'ils représentent pour la santé sont réduits. Il a été déterminé que 85% des agents pathogènes ne survivent pas au processus de biodigestion.

Par exemple, les coliformes fécaux à 35 ° C sont réduits de 50 et 70% et les champignons de 95% en 24 heures. Par conséquent, étant un processus fermé, les mauvaises odeurs sont réduites.

Désavantages

Disponibilité de l'eau

Le système est exigeant en termes de disponibilité de l'eau, car un mélange est requis. D'un autre côté, le biodigester doit être proche de la source de matières premières et du site de consommation de biogaz.

Température

Le biodigester doit maintenir une température constante près de 35 ° C et dans une plage entre 20 et 60 ° C. Par conséquent, une contribution de chaleur externe peut être nécessaire.

Endommage par -products

L'acide sulfhydrique (H2S) peut se produire, qui est toxique et corrosif, et en silicone dérivé de silicone contenu dans les produits cosmétiques et dans le mélange des déchets organiques. Ces siloxenos génèrent SiO2 (dioxyde de silicium), qui est abrasif pour les machines et les composants.

La présence et la concentration de celles-ci par -produits dépend de la matière première utilisée, de la proportion d'eau et de substrat solide entre autres facteurs.

Accumulation de déchets

Il est nécessaire d'accumuler des déchets près du biodigester, qui entraîne des problèmes de logistique et de santé qui doivent être résolus.

Risques d'explosion

Étant un système générant un gaz carburant, cela implique un certain risque d'explosions si les précautions dus ne sont pas prises.

Frais

Bien que l'entretien et la gestion du biodigester soient relativement économiques, les coûts d'installation et de construction initiaux peuvent être relativement élevés

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Comment faire un biodigester fait maison

Biodigester fait maison. Source: Kevisooryan [CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 4.0)]

Un biodigester nécessite en tant qu'éléments de base et un réservoir de fermentation, le chargement et le déchargement des tuyaux avec leurs clés de passage respectives. De plus, des dépôts de biogaz et d'engrais sont nécessaires.

Il est important de garder à l'esprit que l'ensemble du système doit être hermétique pour éviter les fuites de gaz. D'un autre côté, le système doit être construit avec des matériaux en acier inoxydable tels que du PVC ou de l'acier inoxydable pour éviter d'endommager l'eau et l'acide sulfhydorique.

- Réservoir de fermentation

Une tonne ou un réservoir en plastique peut être utilisé dont la capacité dépendra de la quantité de déchets organiques à traiter. Ce dépôt doit avoir un couvercle hermétique ou, à défaut, le couvercle doit être scellé avec une colle en plastique résistante à des températures élevées.

Le réservoir doit avoir quatre trous et toutes les installations effectuées en elles doivent être scellées avec du silicone à haute température.

Couvercle de chargement

Ce trou est au centre du couvercle du réservoir, il doit avoir au moins 4 pouces et a installé un capuchon sanitaire avec du fil. Cette fiche sera connectée à un tube en PVC de 4 pouces qui entrera verticalement dans le réservoir jusqu'à 10 cm avant le bas.

Cette entrée servira à charger des déchets biologiques auparavant émiettés ou écrasés.

Trou 1 de drainage des effluents

Il est important de se rappeler que 25% de l'espace du réservoir doit être laissé libre pour l'accumulation de gaz, donc un trou doit être ouvert sur le côté à ce niveau. Dans ce forage, un adaptateur pour le réservoir sera installé avec un segment de tube en PVC de 2 pouces de 15 cm de long avec une clé de passage.

Ce drain doit permettre la sortie du biol surnageant une fois que le réservoir est rechargé par le couvercle de chargement. Biol doit être stocké dans des conteneurs adéquats pour une utilisation ultérieure.

Trou de vidange des effluents 2

Ce deuxième drain doit aller au fond du réservoir afin d'extraire la partie la plus dense du produit fermenté (biosol). Un segment de tube en PVC de 2 pouces de 15 cm de longueur sera également utilisé avec un mot de passe avec une clé de pas.

Sortie de biogaz

Un trou de 1/2 pouce s'ouvrira sur le couvercle du réservoir pour installer un tuyau en PVC de diamètre égal à l'aide d'un adaptateur de réservoir. Ce tuyau aura une clé de passage à la sortie.

- Sortie de sortie et de purification du biogaz

Le tube de sortie du biogaz doit avoir au moins 1,5 m de long, pour pouvoir entreprendre l'extraction d'eau et les systèmes acides sulfurés dans sa trajectoire. Ensuite, ce tube peut être étendu si nécessaire pour transférer le gaz à son stockage ou à son utilisation.

Extraction de l'eau

Pour enlever l'eau, le tuyau doit être interrompu à 30 cm pour interreindre un récipient en plastique ou en verre avec un couvercle hermétique. Le tube de transfert de gaz doit avoir une dérivation au moyen d'une connexion T, de sorte que le gaz pénètre le conteneur.

De cette façon, le gaz remplit le récipient, l'eau se condense et le gaz suit son chemin à travers le tuyau.

Extraction d'acide sulfhydrique

Après le piège à eau, dans les 30 cm suivants, le segment de tuyaux à 4 pouces est entrecoupé par les réductions correspondantes. Ce segment doit être rempli de copeaux de fer ou d'éponges métalliques commerciales.

L'acide sulfhydrique réagira avec le métal et le précipiter, tandis que le biogaz continuera l'itinéraire vers le conteneur de stockage ou utilisera le site.

Les références

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