spécialiste de la biomasse énergie dans les pays du Sud

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Méthanisation

La méthanisation est un procédé très utilisé dans l’agriculture, mais également dans le traitement des bio-déchets, celui des boues d’épuration urbaines et de certains effluents industriels. La méthanisation est parfois appelée digestion anaérobie.

 

Qu’est-ce que la méthanisation :  La méthanisation est une technologie basée sur la dégradation par des micro-organismes de la matière organique, en milieu anaérobie et dans des conditions contrôlées.

De manière schématique, un substrat est composé d’eau, de matières organiques et minérales. Lors de la méthanisation, seule la fraction biodégradable de la matière organique (environ 67 % de la matière organique totale) va être transformée en biogaz. La matière organique résistante est conservée, ce qui permet de garder une grande partie de l’humus après méthanisation.

Cette dégradation provoque :

un produit humide riche en matière organique partiellement stabilisée, appelé digestat. Il est généralement envisagé le retour au sol du digestat après éventuellement une phase de maturation par compostage ;

 

du biogaz, mélange gazeux saturé en eau à la sortie du digesteur et composé d’environ 50 % à 70 % de méthane (CH4), de 20 % à 50 % de gaz carbonique (CO2) et de quelques gaz traces (NH3, N2, H2S). Le biogaz a un pouvoir calorifique (PCI) de 5 à 7 kWh/Nm3. Cette énergie renouvelable peut être utilisée sous formes combustive pour la production d’électricité et de chaleur, de production d’un carburant, ou d’injection dans le réseau de gaz naturel après épuration.

Quatre secteurs sont favorables au développement de cette technique : agricole, industriel, déchets ménagers et boues urbaines.

 

Les avantages :

  • une double valorisation de la matière organique et de l’énergie ; c’est l’intérêt spécifique à la méthanisation, par rapport aux autres filières ;
  • une diminution de la quantité de déchets organiques à traiter par d’autres filières ;
  • une diminution des émissions de gaz à effet de serre par substitution à l’usage d’énergies fossiles ou d’engrais chimiques ;
  • un traitement possible des déchets organiques graisseux ou très humides, non compostables en l’état ;
  • une limitation des émissions d’odeurs du fait de digesteur hermétique.
     

Déchets concernés : toutes les matières organiques sont susceptibles d’être décomposés (excepté des composés très stables comme la lignine) et de produire du biogaz, avec un potentiel méthanogène toutefois variable. La méthanisation convient particulièrement aux substrats riches en eau, contenant de la matière organique facilement dégradable, et facilement pompables pour permettre un fonctionnement en continu. Les déchets méthanisés peuvent être d’origine :

agricole : déjections animales, résidus de récolte (pailles, spathes de maïs, …), eaux de salle de traite, etc.

agro-industrielle : abattoirs, caves vinicoles, laiteries, fromageries, ou autres industries agro-alimentaires, chimiques et pharmaceutiques, etc.

municipale : tontes de gazon, fraction fermentescibles des ordures ménagères, boues et fraises de station d’épuration, matières de vidange, etc. La co-digestion d’un mélange de déchets organiques est à préconiser pour permettre des économies d’échelle et optimiser la production de biogaz.

Les 6 modes de valorisation du biogaz :

a- Production de chaleur : cette valorisation ce fait à travers une chaudière. L’efficacité énergétique est intéressante si le besoin en chaleur est assez important pour permettre de valoriser le maximum de l’énergie possible ;

b- Production d’électricité : l’efficacité énergétique est plus faible (35 %), du fait du rendement énergétique de l’électricité se limitant, pour des moteurs, aux environs de 33 %.

c- Production combinée d’électricité et de chaleur, ou cogénération : en plus de l’électricité produite grâce à un générateur, de la chaleur est récupérée, principalement au niveau du système de refroidissement.La valorisation de cette chaleur nécessite un débouché à proximité.

d- Carburant véhicule : pour être utilisé en tant que carburant véhicule, le biogaz suit une série d’étapes d’épuration/compression. Cette valorisation s’est principalement développée en Suède et en Suisse.

e-Le gaz cuisson : l’utilisation directe du biogaz dans un réchaud gaz est tout à fait possible. Des réchauds adaptés doivent être utilisés. Ce mode de valorisation est souvent adapté pour des unités de méthanisation de taille modeste.

f- Injection du biogaz épuré dans le réseau de gaz naturel : dans certains pays européens, l’injection du biométhane dans des réseaux dédiés ou non est plus usuelle : Suède, Allemagne, Suisse, Pays Bas. L’injection du biogaz épuré dans le réseau de gaz naturel est le mode de valorisation le plus performant.

Valorisation du digestat :

Le digestat de méthanisation est un engrais fertilisant pour les sols. Il peut être revendu comme tel, ou être directement épandu par le producteur pour ses propres besoins.

Source : ADEME

Combustion

Combustion de la biomasse dans une chaudière pour produire de la chaleur :

La chaleur produite est utilisée directement par le process ou transformée en électricité grâce à un moteur à vapeur ou une turbine ORC. Le sous-produit est de la cendre et des fumées ; Cette technologie a comme principal atout d’être robuste, de nécessiter peu d’entretien et d’être très durable.

 

Plusieurs fabricants peuvent fournir des chaudières pour la production d’énergie pour alimenter l’ORC ou le moteur à vapeur. Le combustible utilisé peut être tous types de biomasse avec une humidité allant jusqu’à 40 % (généralement du bois, coque d’arachide, balle de riz).

 

Gazéification

La gazéification est une transformation thermochimique d’un solide combustible (charbon, bois, coque arachide, balle de riz, …) en présence d’un composé gazeux (O2, air, CO2, vapeur d’eau, …). Le but de cette transformation est de convertir le solide en un mélange de gaz combustible/ Ce gaz, communément appelé le syngas (gaz de synthèse). Les gazéificateurs peuvent donc être utilisés pour générer de l’énergie électrique grâce à la combustion du gaz synthétique dans un moteur thermique à combustion interne.

La gazéification de la biomasse se fait par l’intermédiaire d’un gazéificateur alimenté par de la biomasse. La biomasse utilisée est essentiellement composée de carbone, d’hydrogène et d’oxygène. La biomasse va traverser plusieurs étapes à travers le gazéificateur : séchage, pyrolyse, combustion et réduction. Pendant ces différentes étapes, les chaînes carbonées contenues dans la biomasse vont se casser afin d’obtenir des fumées avec des éléments combustibles tels que le monoxyde de carbone (CO), le dihydrogène (H2), mais aussi des hydrocarbures comme le méthane (CH4). Cette fumée peut alors être utilisée et valorisée comme une énergie : production d’électricité, de chaleur, de gaz cuisson…

Notre réseau

BIOECO dispose d’un ensemble de partenaires techniques dans plusieurs pays.

Bénin, Burundi, Cameroun, Colombie, Côte d’Ivoire, Cuba, Gabon, Île Maurice, Madagascar, Mali, Nouvelle-Calédonie, République Démocratique du Congo, Rwanda, Sénégal, Tahiti, Togo, Zambie.