Evaluation du potentiel methanogene et valorisation energetique des lisiers d'une ferme avicole: cas de la ferme Henry et freres

DÉDICACE

Je dédie ce travail

À mes parents,

et plus particulièrement,

À mon époux,

M. ASSONG et mes enfants

REMERCIEMENTS

Tout travail est perfectible et n'est jamais le fruit d'une seule personne. Ma reconnaissance s'adresse aux personnes qui ont rendu la réalisation de ce mémoire possible, et bien plus encore à ceux qui l'ont rendu agréable. C'est une occasion pour moi de leur témoigner ma reconnaissance.

Qu'il me soit permis de remercier les personnes ci-après :

· au Dr. TALLA André, chef de département du Génie rural, pour avoir accepté d'encadrer ce travail malgré ses multiples occupations. Sa disponibilité, sa rigueur scientifique, ses conseils et ses supports didactiques m'ont permis de mener à bien ce travail,

· au Pr. NKENG George Elambo, directeur de l'ENSTP pour sa détermination à encourager les futurs ingénieurs dans le succès de leurs travaux,

· au Pr ESOH Elamé, pour son rôle majeur dans la mise en oeuvre de ce programme en master d'ingénierie,

· à tous les enseignants de l'université de Padoue en Italie pour l'encadrement pédagogiques dont ils ont fait preuves,

· à tout le personnel de la ferme Henry et frères et pour tous les employés pour leur disponibilité et toutes les informations mises à notre disposition,

· au personnel enseignant de l'ENSTP pour leur sens du devoir,

· au personnel non enseignant de l'ENSTP pour leur courtoisie,

· à la famille FONKOU, particulièrement papa Michel pour tout ce que tu as fait pour nous,

· Enfin merci à ma maman, sans qui je ne serais pas là aujourd'hui. Merci pour ton soutien indéfectible, ta présence pendant toutes ces années passées et celles à venir. Merci à mes frères et soeurs qui sont toujours là pour moi qu'importent la distance et le temps qui passe.

· à mes amisKENYO et à AZEMTSA pour leur disponibilité, pour tout l'encouragement et leur soutien,

· à mes camarades de la première promotion de Master d'Ingénieur spécialisé en Eau, Déchets et Assainissement pour leurs soutiens et leurs conseils,

Sans oublier, toi qui pense avoir été oublié.

RÉSUMÉ

Le présent travail a pour objectif de valoriser la matière organique générée par les activités avicoles et plus particulièrement par l'élevage à travers l'utilisation des lisiers en tant que biodéchets pour la production du biogaz dans la ferme Henri et Frères de Mendong. La méthodologie mise en oeuvre a consisté tout d'abord à faire un travail documentaire concernant la méthanisation au sein d'une ferme. Ensuite des descentes sur le terrain s'en sont suivies et ont permis de s'enquérir de la situation actuelle de la gestion des lisiers de poules pondeuses à la ferme faisant l'objet du présenttravail. Dans le but d'apporter une contribution à l'amélioration des conditions de vie de la population et la réduction des maladies transmissibles à l'origine des déchets, nous avons proposé la construction d'un biodigesteur pour produire du biogaz et des lits de séchage de digestat pour la commercialisation sous forme d'engrais. L'évaluation indique une production de 834,96 kg/j de lisiers, correspondant à un volume utile de digesteur de 97,07 m³. Ce qui nous a permis d'obtenir 1,648 m³/j de biogaz. Le coût du projet est estimé à quarante-deux millions deux cent cinquante-trois mille six cent soixante-onze (42 253 671) francs CFA et le digestat est commercialisé à quatre-vingt (80) francs CFA le kg. Ce qui a révélé une Valeur Actuelle Nette positive de trente-deux millions deux cent quarante-deux mille trois cent neuf (32 242 309) francs CFA sur trente (30) années exploitées ; un indice de profitabilité de 1,763 francs CFA pour chaque franc CFA investi et un retour sur investissement débutant à la sixième année. Sur le plan environnemental, on peut noter les bénéfices tels que la réduction de l'achat des engrais chimiques par la valorisation du digestat, les revenus complémentaires par la production d'électricité, la création de technologies innovantes et l'atténuation des risques sanitaires.

Mots clés : Méthanisation, lisiers, biogaz, biodigesteur, rentabilité

ABSTRACT

The present work aims to valorize the organic matter generated by poultry activities and more particularly by breeding through the use of slurry as biowaste for the production of biogas on the Henri and Frères farm in Mendong. The methodology implemented consisted first of all in making a documentary work concerning anaerobic digestion on a farm. Then, field trips followed and allowed us to inquired about the current situation of the management of the laying hen liquid on the farm that is the subject of this work. In order, to make a contribution to the improvement of the living conditions of the population and the reduction of communicable diseases at the origin of waste, we proposed the construction of a biodigesteur to produce biogas and drying beds digestate for marketing in the form of fertilizer.The assessment indicates a production of 834.96 kg/day of manure, corresponding to a useful volume of digester of 97.07 m³. This allowed us to obtain 1.648 m³/day of biogas. The cost of the project is estimated at forty-two million two hundred and fifty-three thousand six hundred and seventy-one (42,253,671) CFA francs and the digestate is marked at eighty (80) CFA francs per kilogram. This revealed a positive Net Present Value of thirty-two million two hundred and forty-two thousand three hundred and nine (32,242,309) CFA francs over thirty (30) years exploited; a profitability index of 1.763 CFA francs for every CFA franc invested and a return on investment starting in the sixth year. On the environmental front, we can note the benefits such as the reduction of the purchase of chemical fertilizers by the valorization of the digestate, the complementary incomes by the production of electricity, the creation of innovating technologies and the mitigation of health risks.

Key words: anaerobic digestion, manure, biogas, biodigester, profitability

SOMMAIRE

DÉDICACE ERREUR ! SIGNET NON DÉFINI.

REMERCIEMENTS II

RÉSUMÉ III

ABSTRACT IV

SOMMAIRE V

LISTE DES FIGURES X

LISTE DES TABLEAUX XII

LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS XIII

INTRODUCTION GÉNÉRALE 1

CHAPITRE 1 : ENVIRONNEMENT DE L'ÉTUDE ET GÉNÉRALITÉS SUR LA MÉTHANISATION 4

INTRODUCTION 5

1.1. Environnement de l'étude 5

1.2. Problématique générale sur les déjections avicoles d'une ferme 9

1.3. Généralités sur la méthanisation 10

1.4- Digestat 18

1.5- Biogaz dans le monde, en Afrique 18

1.6- Valorisation énergétique du biogaz 23

1.7- Pouvoir énergétique du biogaz 24

1.8- Composition du biogaz 24

1.9- Avantages et inconvénients de la méthanisation 25

CONCLUSION 27

CHAPITRE 2 : ETAT DES LIEUX D'EXPLOITATION DU BIOGAZ DANS LE CENTRE ET ETAT DE L'ART 28

INTRODUCTION 29

2.1-CADRE INSTITUTIONNEL, JURIDIQUE ET RÈGLEMENTAIRE DE LA GESTION DES DÉCHETS AU CAMEROUN 29

2.1.1- Cadre institutionnel de la gestion des déchets 29

2.2- CAS DE LA DÉCHARGE DE NKOLFOULOU 31

2.3-CADRE JURIDIQUE DE GESTION DES DÉCHETS AU CAMEROUN 32

2.3.1- Cas de la ferme Henri et Frères 33

2.3.2-Description intérieure de la ferme 34

2.3.3-Différents types de logements et activités autour des déjections avicoles au sein de la ferme 34

2.3.4-Hangar à moulin 42

2.4- GESTION SOUS FORME DE FIENTES ET DE LISIER À LA FERME 43

2.5- SYSTÈME DES BIODIGESTEURS 44

2.6-IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX ET SOCIAUX DES LISIERS DE POULES PONDEUSES 45

2.7 -MESURES PRÉVENTIVES 48

2. 8-ETAT DE L'ART 49

2.8.1-Différents types de digesteurs 49

A) DIGESTEURS DE TYPE DISCONTINU 49

B) DIGESTEURS DE TYPE CONTINU 52

C) TECHNOLOGIES IDENTIFIÉES DANS LE MODÈLE INDUSTRIEL POUR LA DIGESTION DES LISIERS 53

2.8.2 - Comparaison des digesteurs industriels 56

2.9- CHOIX DU SYSTÈME 57

CONCLUSION 57

CHAPITRE 3 : APPROCHE MÉTHODOLOGIQUE D'ÉVALUATION ET DE VALORISATION DU POTENTIEL MÉTHANOGÈNE 58

INTRODUCTION 59

3.1- MATÉRIEL DE COLLECTE DES DONNÉES 59

3.2- APPROCHE GLOBALE 59

3.3- RECONNAISSANCE DE TERRAIN 59

3.4- MÉTHODES DE COLLECTE DES DONNÉES 60

3.4.1- Recherche documentaire 60

3.4.2- Observations 60

3.4.3- Entretiens 60

3.4.4-Phase de collecte des données sur le terrain 61

3.5- CHOIX DU MODÈLE POUR LA MISE EN PLACE D'UNE UNITÉ DE BIOMÉTHANISATION 61

3.6- ESTIMATION DES LISIERS PRODUITS DANS UNE FERME AVICOLE 62

3.6.1- Quantité journalière de lisiers produits 62

3.6.2- PRODUCTION VOLUMIQUE DU BIOGAZ DANS LE DIGESTEUR 62

3.6.3- DÉBIT VOLUMIQUE DE L'EFFLUENT ET VOLUME TOTAL DU DIGESTEUR 63

3.6.4- Production du biogaz et du digestat 63

3.6.5- Dimensionnement de l'entrée des lisiers et de la sortie du digestat Certains paramètres sont à déterminer : 64

3.6.6- DIMENSIONNEMENT DU RAYON ET DE LA HAUTEUR DU DIGESTEUR 65

CONCLUSION 65

CHAPITRE 4 : ÉVALUATION ET VALORISATION ÉNERGÉTIQUE DU POTENTIEL MÉTHANOGÈNE DE LA FERME 66

INTRODUCTION 67

4.1- EVALUATION DU POTENTIEL METHANOGENE DE LA FERME 67

4.1.1- Détermination de la quantité de lisiers de la ferme 67

4.1.2- Quantité de biogaz produite à partir des lisiers de poule pondeuse 67

4.1.3- Débit volumique de l'effluent et volume total du digesteur 68

4.1.4- Production du biogaz 68

4.1.5- Entrée des lisiers et de la sortie du digestat 69

4.1.6- Rayon et hauteur du digesteur 69

4.2- PRÉSENTATION DU PROTOTYPE DE BIODIGESTEUR POUR LA FERME 70

4.3- EPURATION DU BIOGAZ PRODUIT 73

CONCLUSION 74

CHAPITRE 5 :ÉTUDE DE RENTABILITÉ FINANCIÈRE ET ENVIRONNEMENTALE DU PROJET 75

INTRODUCTION 76

5.1-DÉFINITION DE QUELQUES CONCEPTS 76

5.2-PRÉSENTATION DES CRITÈRES D'ÉVALUATION DE LA RENTABILITÉ 76

5.3-INVESTISSEMENT 76

5.4- CONCEPT GÉNÉRAL DE LA RENTABILITÉ ET DU CARACTÈRE DE L'INVESTISSEMENT 77

5.4.1- Caractéristiques du projet d'investissement 77

5.4.2- Capital investi 78

5.4.3-Cash-Flow 78

5.4.4-Durée de vie du projet 78

5.4.5-Evaluation de la rentabilité économique et financière du projet 78

5.5- Evaluation de la rentabilité du projet 81

5.5.5- Calcul et interprétation des critères de rentabilité 92

5.6-RENTABILITÉ ENVIRONNEMENTALE 95

5.6.1-Respect du cycle de vie des matières méthanisées 96

5.6.2-Avantages de la méthanisation pour l'économie et les territoires 97

5.6.3-Avantages agronomiques de la méthanisation 98

CONCLUSION GÉNÉRALE ET PERSPECTIVES 99

CONCLUSION GÉNÉRALE 100

PERSPECTIVES 100

BIBLIOGRAPHIES 101

MÉMOIRE ET THÈSES 102

RAPPORT FINAL 104

WEBOGRAPHIES 104

TABLE DES MATIÈRES 106

LISTE DES FIGURES

Figure 1: Localisation de la ferme Henri et frères dans l'arrondissement de Yaoundé VI 3

Figure 2 : Image satellite de la ferme Henri et frères 7

Figure 3: Vue de la rivière Nkom-assi 9

Figure 4: Potentiel méthanogène des différents substrats 12

Figure 5: Schéma simplifié de la digestion anaérobie 15

Figure 6: Effet de la température sur le taux de croissance des méthanogènes 16

Figure 7: Brassage manuel quotidien d'un digesteur à Bangang 22

Figure 8: Procédé de différents types de valorisation énergétique 23

Figure 9: Rapport énergétique entre méthane et autres sources d'énergies 24

Figure 10: Image Satellite de la ferme Henri et frères 33

Figure 11: système hollandais d'élevage 35

Figure 12: A-bande de tapis roulant pour les lisiers et les oeufs, B- ventilateurs 36

Figure 13: A- bacs de récupérations ; B-unités de séchage 37

Figure 14: Vue A- bande de tapis convoyeur de fientes au fond du bâtiment ; B- bande de tapis convoyeur des fientes vers l'extérieur 37

Figure 15: Vue A- rampe à tapis convoyeur des fientes du bâtiment 3 vers l'extérieur ; B- regard de recueillement ; C- biodigesteur abandonné 38

Figure 16: Elevage des poules pondeuses au sol 39

Figure 17: Zone A-abreuvoir, B-mangeoire, C-Croute de fumier retournée 40

Figure 18: A- zone dortoir /pondoir 41

Figure 19: A-Lit de séchage des lisiers; B-Four de ventilation des lisiers 41

Figure 20: Hangar à moulin. 42

Figure 21: Abattoir de la ferme 42

Figure 22: Ferme principale (Système Big Deutchman) 43

Figure 23: Filières de gestion des effluents produits en élevage de poules pondeuses 44

Figure 24: Pollution du paysage par les déjections avicoles 46

Figure 25: Entrées, sorties et processus de transport de l'azote et du phosphore dans les systèmes agricoles. 47

Figure 26: Digesteur de type discontinu à gazomètre combiné 51

Figure 27: Digesteur discontinu à gazomètre continu 52

Figure 28: Schéma d'un digesteur continu, model chinois. 54

Figure 29: schéma d'un digesteur continu, model indien. 55

Figure 30: Digesteur à piston horizontal 55

Figure 31: Schéma en plan d'un digesteur continu, modèle chinois 61

Figure 32: Coupe A-A du biodigesteur 70

Figure 33: Méthaniseur en plan coupe B-B 71

Figure 34: Vue de dessus en 3D du biodigesteur 71

Figure 35: Vue éclatée en 3D du biodigesteur 72

Figure 36: Rendu en 3D partiel du biodigesteur 72

Figure 37: Piégeage à eau 73

Figure 38: Cycle de vie des matières méthanisées 97

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1: Proportion des composants dans le biogaz 3

Tableau 2: Récapitulatif des différents acteurs de la gestion des déchets au Cameroun 30

Tableau 3: Gaz à Effet de Serre brûlé dans le contexte des activités du projet 31

Tableau 4: Impacts des lisiers de poules pondeuses sur les ressources naturelles 47

Tableau 5: Problèmes et mesures préventives dans la production de lisiers de poules pondeuses 48

Tableau 6: Comparaison des digesteurs 56

Tableau 7: Calcul de la quantité journalière de lisiers produite 67

Tableau 8: Calcul de la production volumique de biogaz 67

Tableau 9: Calcul du débit volumique de l'effluent et du volume total du digesteur 68

Tableau 10: Calcul du volume du substrat, volume du biogaz et le volume du méthane 68

Tableau 11: Résultat du calcul des paramètres d'entrée des lisiers et de sortie du digestat 69

Tableau 12: Calcul du rayon et de la hauteur du digesteur 69

Tableau 13: D'autres techniques plus sophistiquées d'épuration du biogaz 74

Tableau 14: Caractéristiques du groupe pour la cogénération 81

Tableau 15: Résultat de calcul de l'énergie pouvant être produite à la ferme 83

Tableau 16: Consommation journalière à la ferme 83

Tableau 17: Résultat du calcul du nombre total de parpaings nécessaires 85

Tableau 18: Dévis estimatif du matériel pour la réalisation du biodigesteur 86

Tableau 19: Estimation des coûts d'investissements pour la mise en place de l'unité de méthanisation 88

Tableau 20: Prix de vente annuel de l'engrais 89

Tableau 21: Résultats du calcul du bénéfice annuel net 90

Tableau 22: Résultat de calcul des Cash-Flows actualisés et Cash-Flows actualisés cumulés 91

Tableau 23: Résultat du calcul de la VAN 92

Tableau 24: Résultat de calcul de l'indice de profitabilité du projet 93

Tableau 25: Résultat du calcul de la VAN en fonction de chaque du taux d'actualisation fixé 93

Tableau 26: Résultat de calcul du DRA 94

Tableau 27: Récapitulation des paramètres de choix de l'investissement 94

LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS

ADEME	Agence de Développement et de la Maîtrise des Energies
BUCREP	Bureau Central des Recensements
C/N	Rapport carbone sur azote
C3	Molécule à 3 atomes de carbone
C4	Molécule à 4 atomes de carbone
CDM	Clean Development Mechanism
CFA	Communauté Financière Africaine
CFi	Cash-Flow pour la période i
CO2	Dioxyde de carbone
CTD	Collectivités Territoriales Décentralisées
CUY	Communauté Urbaine de Yaoundé
ENSTP	Ecole Nationale Supérieure des Travaux Publics
EPI	Equipement de Protection Individuelle
ff	Forfaitaire
GPS	Global Positioning System
H2	Dihydrogène
H2O	Eau
H2SO4	Acide sulfurique
HYSACAM	Hygiène et Salubrité du Cameroun
i	Taux d'actualisation
kg	Kilogramme
kwh	Kilowattheure
m^3	Mètre cube
Nm^3	Nanomètre cube
T	Température
V	Volume
VAN	Valeur Actuelle Nette

INTRODUCTION GÉNÉRALE

Aujourd'hui, un choix est porté sur les bioconversions qui permettent une plus grande valorisation de la biomasse disponible dans la plupart des pays. Parmi les bio processus, figurent les procédés de méthanisation des déjections animales et de divers résidus de récolte qui conduisent, d'une part, à la production du gaz méthane appelé biogaz et, d'autre part, à la production d'un engrais organique appelé compost composé d'azote, phosphore et potassium, qui sont les principaux fertilisants indispensables aux cultures et au processus de méthanisation entrainant la production du biogaz.

En effet, la filière biogaz/compost, loin d'être une solution au problème énergétique des pays en voie de développement, n'en est pas moins un appoint. Il s'agit d'une technologie qui peut aider les populations rurales en particulier, à satisfaire leur besoin en énergie domestique et en engrais organique pour les cultures. Elle revêt en outre un cachet social inestimable car le biogaz, grâce à ses multiples utilisations, contribue à améliorer les conditions de vie de la femme rurale (Sokona, 1992)

En 1976, la fermentation méthanique représentait une production de 63 millions de tonnes équivalent pétrole (TEP) dont 93% dans les pays en voie de développement, notamment en Asie (ENDA-GRET, 1981). En Afrique en général et au Cameroun en particulier, l'adoption du biogaz aurait plus de succès dans ces communautés où l'élevage est intégré à l'unité de biogaz, à l'unité de l'exploitation de la famille.

Dans cette perspective, le développement des étables fumières apparait comme une alternative crédible, car ces étables permettent grâce à la stabulation d'une partie du troupeau avec tous les avantages qu'elle présente (Ly, 1993) de valoriser en plus le fumier produit. Il serait malgré tout plus judicieux de valoriser cette filière en tant que solution alternative pour réduire nos coûts d'électricité et produire du compost nécessaire à une agriculture durable.

Le présent travail a pour objectif général de valoriser la matière organique générée par les activités avicoles et plus particulièrement par l'élevage à travers l'utilisation des lisiers de poules pondeuses en tant que biodéchets pour la production du biogaz.Plus spécifiquement, il s'agit d'une part, d'estimer respectivement le potentiel des lisiers de la ferme et le potentiel journalier de biogaz productible et d'autre part de dimensionner une unité de méthanisation pour une valorisation énergétique puis d'étudier sa rentabilité financière et environnementale.

L'intérêt de ce travail est d'appréhender plus de connaissances dans le domaine de production du biogaz à partir des déjections animales qui sont des excellents substrats de production du biogaz. Il permet non seulement la réduction de la pollution locale, mais, aussi la lutte contre la déforestation, réduisant par conséquent l'avancée du désert, et de même, la réduction de la production des gaz à effet de serre, contribuant ainsi à la lutte contre le réchauffement climatique.

Par ailleurs, il permet aussi d'avoir au sein de la ferme une énergie propre et autonome pour le chauffage des poussins et l'éclairage. Il permet de vulgariser la technologie du biogaz au sein des communautés.

La présente étude vise à faire l'évaluation du potentiel méthanogène et la valorisation énergétique des lisiers dans la ferme avicole Henry et Frères de Mendong. Cette étude s'articule autour d'une introduction générale et problématique suivie de quatre chapitres.

- Le chapitre 1 intitulé `'Environnement de l'étude et généralités sur la méthanisation'', présente la zone d'étude, ses caractéristiques et est consacré à revisiter les différents travaux portant sur la thématique de recherche.

- Le chapitre 2 concerne `' l'état des lieux du biogaz dans la Centre du Cameroun et état de l'art'' qui est destiné au diagnostic global du biogaz dans le Centre.

- Le chapitre 3 porte sur `' l'approche méthodologique d'évaluation et de valorisation d'un potentiel méthanogène'' et est destiné à la présentation des collectes des données ainsi que l'approche méthodologique utilisée.

- Le chapitre 4 intitulé `' évaluation et valorisation énergétique du potentiel méthanogène de la ferme'' est destiné à présenter les résultats du dimensionnement et proposer un prototype d'unité de méthanisation.

- Le chapitre 5 consiste à présenter la faisabilité économique et environnementale du projet au travers une étude de rentabilité.

Le mémoire se terminera par une conclusion générale et perspectives.

 

CHAPITRE 1 : ENVIRONNEMENT DE L'ÉTUDE ET GÉNÉRALITÉS SUR LA MÉTHANISATION

Introduction

Ce chapitre est subdivisé en deux parties à savoir : la première partie présente la zone d'étude et s'articulent sur le cadre physique (présentation de la zone d'étude, démographie, climat, relief, hydrographie- hydrogéologie, population, aspects socioéconomiques, aspects socioculturels, le biogaz dans le continent africain). La deuxième partie est consacrée aux généralités sur la méthanisation.

1.1. Environnement de l'étude

1.1.1. Présentation de la zone d'étude

La ferme Henri et frères est située dans l'arrondissement de Yaoundé sixième, à la périphérie du quartier Mendong en bordure de la rivière Mefou comme le présente la figure 1. Elle occupe une superficie d'environ 3 hectares avec une quantitéde volaille estimée à 39 200 sujets. Le site de la ferme est accessible par la route Mendong-Nkolbisson à 4 kilomètres, au lieu-dit Koumassi. Ses coordonnées GPS sont : 3°40'- 4°00' de latitude nord 11°15'-11°50' de longitude Est, son altitude est de 710,8 m (www. googlemaps.com).

Figure 1: Localisation de la ferme Henri et frères dans l'arrondissement de Yaoundé VI

Source : Commune de Yaoundé VI

1.1.2. Description du site

Créée en 1997 par le groupe Henri et Frères originaire de la région de l'Ouest Cameroun, le site s'étend sur une superficie de trois hectares à Eloumdem tel que présenté par la figure 2.

Figure 2 : Image satellite de la ferme Henri et frères

Source : Google earth pro

Cette ferme dispose :

ï de cinq poulaillers. Trois sont fonctionnels avec des poules pondeuses en cages, deux autres fonctionnent avec des poules pondeuses au sol sur copeaux de bois ;

ï d'une guérite : petite dépendance construite au portail et servant de poste de travail et de surveillance ;

ï d'un abattoir et des chambres froides non fonctionnelles ;

ï des bâtiments à usage d'habitation, de bureau et de magasin ;

ï de deux étangs piscicoles;

ï d'un bloc administratif et de logement du responsable de sécurité ;

ï des magasins pour stockage des aliments et des produits de soins des poules ;

ï d'un bloc pour élevage des porcs totalement isolé du bloc poulailler ;

ï d'un bloc cuisine pour le personnel de la ferme ;

ï d'un jardin fruitier;

ï de deux forages;

ï de trois châteaux d'eau;

ï de quatre puits;

ï de trois digesteurs non fonctionnels;

ï d'un dispositif de séchage mécanique des fientes (tombé en ruine) et

ï d'un hangar à moulin qui sert à écraser les fientes et dans lequel sont stockés les sacs de fientes après séchage.

1.1.3. Caractéristiques physiques du milieu

1.1.3.1. Climat

Dans la zone d'étude, le climat est équatorial de type guinéen caractérisé par l'abondance de pluies et la présence de deux saisons sèches et de deux saisons pluvieuses dont l'alternance au fil des temps s'est fortement perturbée. D'où cette qualification de climat équatorial de type Yaoundéen (Wéthé, 2001).

1.1.3.2. Relief

Le relief de la zone d'étude est diversifié. Avec une altitude moyenne de 760 m, Yaoundé s'étend principalement sur le bassin du Mfoundi. Elle est surplombée à l'ouest et au nord-ouest par une zone de hautes collines culminant à près de 780 m sur le pourtour du plateau de Yaoundé, d'Etoudi au nord à Nsimalen au sud, en passant par Essos à l'Est, le plateau d'Atemengue au sommet très plat s'élève à 760 - 780 m et forme autour de Yaoundé un arc de cercle (Wéthé, 2001).

1.1.3.3. Hydrologie-Hydrographie

La zone d'étude est arrosée par une multitude de petites rivières qui forment un réseau hydrographique relativement dense. La majorité de ces rivières sont des affluents du Nyong (Lekefack, 2014). L'hydrologie des principaux cours d'eau et de leurs affluents est marquée par le régime climatique du type équatorial à écoulement permanent, débit moyen, forte présence de matières en suspension (liée à l'intensité de l'érosion et à l'importance de la biomasse végétale). La figure 3 représente une vue de la rivière Nkom- assi.

Figure 3: Vue de la rivière Nkom-assi

1.1.3.4. Agriculture et élevage

a. Agriculture

L'agriculture occupe environ 30 % de la population. Les cultures vivrières sont les plus pratiqués (le manioc, le macabo, le maïs, la banane-plantain, les arachides. Le tissu économique est embryonnaire dominé par l'agriculture de subsistance, le petit commerce et le transport par taxi.

b. Élevage

L'élevage pratiqué est de type traditionnel constitué du petit bétail (volaille, porcins, ovins).

Quelques espèces sont progressivement introduites. L'activité d'élevage est accentuée à l'approche des grands évènements, notamment les fêtes de fin d'année. Dans le paragraphe suivant, il est question de présenter les généralités sur la méthanisation et le biogaz dans le continent africain.

1.2. Problématique générale sur les déjections avicoles d'une ferme

La plupart des fermes dans la région du Centre au Cameroun, rencontrent d'énormes difficultés pour la gestion de leurs lisiers. Ce phénomène a été observé à la ferme Henri et frères de Mendong où les déjections avicoles sont abandonnées à l'air libre avant d'être transportées dans les lits de séchage. Cette gestion anarchique des lisiers s'accompagne généralement de rejets liquides (lixiviats) et gazeux (biogaz), chargés de substances bactériologiques, organiques et chimiques à fort potentiel de pollution. Le méthane, principal gaz dégagé dans ces lisiers, possède quant à lui, un potentiel de réchauffement global 25 fois plus puissant que le CO₂ (Moulolo, 2017). S'en suivent des problèmes d'insalubrité, de nuisances olfactives, de santé publique, de pollution des sols et des nappes phréatiques, ainsi que des émissions de gaz à effet de serre qui réchauffent dangereusement l'atmosphère.

La valorisation des lisiers par biométhanisation, est l'une des solutions de transition énergétique face aux enjeux du développement durable. C'est d'ailleurs le but recherché par l'ODD n°7 qui vise à « garantir l'accès de tous à des services énergétiques fiables, durables et modernes, à un coût abordable d'ici 2030 ». (Moulolo, 2017).

Étant donné de la cherté de l'électricité, du gaz domestique et des engrais chimiques sur le marché Camerounais et de la lutte contre les maladies transmissibles à l'origine des déjections avicoles, la production autonome à la ferme d'énergie renouvelable auraient un très bon impact environnemental, écologique et économique en vue de contribuer au développement de la ferme.

Une brève description des généralités sur la méthanisation et le biogaz est présentée dans le paragraphe suivant.

1.3. Généralités sur la méthanisation

1.4. 1.3.1-Définitions des concepts de méthanisation et biogaz

Ø Méthanisation

La méthanisation est un processus naturel de dégradation anaérobique de la matière organique ; se produisant de façon naturelle dans les décharges, les rizières ; les sédiments et dans les intestins des animaux (Angelidaki et al., 2011). Selon Tambone et al (2009), la digestion anaérobique est un processus à travers lequel la matière organique est transformée en absence d'oxygène en biogaz principalement constitué de méthane et de gaz carbonique qui peut être utilisé pour la production d'électricité et de chaleur (Tambone et al., 2009). De plus l'utilisation de la biomasse en digestion anaérobique conduit également à la production de matière organique résiduelle qui peut être utilisée en agriculture comme fertilisant ou amendement organique (Tambone et al., 2009).

Ø Lisiers

On appelle lisier le mélange des déjections solides et liquides des animaux qui necontiennent pas de litière (Petit et Jobin, 2005). Ce sont des déjections animales, urines et fèces, mélangées et fermentées. Ils contiennent des débris alimentaires et peuvent éventuellement être dilués par des eaux de pluie et de nettoyage (Petit et Jobin, 2005).

Ø Fumier

Le fumier est constitué par un mélange de litière et de déjections animales ayant subides fermentations plus ou moins poussées en étable ou en tas (Adden, 2004 ; Petit et Jobin, 2005).

Ø Fientes

Les fientes sont les déjections des volailles, sans litière (Petit et Jobin, 2005).

Ø Purins

Les purins ne comprennent que la partie liquide des déjections (Petit et Jobin, 2005). Ils peuvent être purs ou dilués par de l'eau de pluie (Petit et Jobin, 2005).

Ø Potentiel méthanogène des substrats

Le potentiel méthanogène représente la quantité maximale de méthane produit par litre d'effluent ou par kilogramme de déchets lorsque ceux-ci sont traités dans un réacteur de digestion anaérobie ( www.méthanisation.info ). La figure 4 présente le potentiel méthanogène des différents substrats.

Figure 4: Potentiel méthanogène des différents substrats

Source : (Solagro et Inddigo, 2013)

1.5. 1.3.2-Principe de la méthanisation

Les bactéries hydrolytiques décomposent la matière organique complexe (polymère) en chaine plus basique (monomère). Cette étape est la plus lente du processus mais essentielle pour les phases suivantes car elle permet de rendre la matière absorbable pour la suite du processus.

D'après Batstone et al (2002) cité des études de Vavilin et al (2008), la digestion ou dégradation anaérobie (DA) de la matière organique complexe est décrite comme un procédé séquentiel qui comprend fondamentalement quatre (04) à savoir : l'hydrolyse, l'acidogenèse l'acétogenèse et la méthanogenèse.

1.6. 1.3.3-Différentes étapes biologiques de la digestion anaérobie

La fermentation anaérobie ou digestion anaérobie a lieu en absence d'oxygène, dans un milieu ayant un potentiel redox compris entre -500 et -300 mV, dans une gamme de pH comprise entre 6 et 8, et une teneur en eau et en nutriments suffisante (Moletta, 2008). Lorsque ces conditions sont réunies, la matière organique est dégradée par une succession de quatre étapes : l'hydrolyse, l'acidogénèse, l'acétogénèse, et la méthanogènes (Moletta, 2008). En fonction de la composition des substrats en protéines, en carbohydrates et en lipides, les voies métaboliques mises en jeu ne sont pas tout à fait identiques de par la nature des enzymes et les bactéries impliquées. Toutefois, les grands principes de chacune des étapes sont les mêmes et sont détaillés dans la figure 5.

ü Hydrolyse

La fermentation permet de transformer la matière organique en monomères : acides gras volatils et alcools. Les bactéries acidogènes vont consommer le peu d'oxygène présent pour assurer un environnement propice pour les étapes suivantes. De l'ammoniac est également produit.

C'est une étape selon Elhabti et Lalanne (2014) rapide, réalisée avec un pH acidecompris entre 4,5 et 6,3 et qui résiste à la présence d'hydrogène. D'après Vavilin et al., (2008)et Leung and Wang (2016), l'hydrolyse des polymères organiques en monomères est assuréepar des enzymes extracellulaires (hydrolases).

ü Acidogenèse

Les acides gras volatiles sont alors transformés en acides acétique, dihydrogène (H₂) et dioxyde de carbone (CO₂).

D'après Moletta (1993), c'est la phase la plus rapide 30 à 40 fois plus rapide que la précédente (l'hydrolyse) ; elle se déroule à pH acide (entre 4,5 et 6,3) et est inhibé par la présence d'oxygène (Elhabti and Lalanne, 2014). Au cours de cette étape, d'après Moletta (2008), les monomères sont transformés en Acide Gras Volatil (AGV), en alcool (éthanol), en acides organiques (lactique), en hydrogène et dioxyde de carbone (CO₂).

ü Acétogenèse

Cette étape est lente et se réalise à pH neutre (entre 6,8 et 7,5). Les acétogènes sont des bactéries strictes. Elles produisent des AGV qui seront convertie par la suite en acide acétique, en hydrogène (H₂) et en dioxyde de carbone (CO₂) (Montañés et al., 2014). Sous l'action des bactéries acétogènes, les produits des deux phases précédentes précurseurs du méthane à savoir l'hydrogène et le dioxyde de carbone sont transformé en acétate.

ü Méthanogenèse

Les produits de l'acétogenèse sont minéralisés par des bactéries méthanogènes hydrogénophile en biogaz composé de 50 à 70 % de méthane (CH₄), de 27 à 45% de dioxyde de carbone (CO₂) et de quelques gaz résiduels (3% maximum). Ces bactéries qui ont une morphologie et des propriétés biologiques très diversifiées ont besoin d'un environnement anaérobie (sans oxygène) et sont très sensibles aux changements de l'environnement.

La méthanogenèse est la dernière étape de la DA ; en effet, selon De Vrieze et al (2012), lesbactéries méthanogènes sont responsables de l'étape finale et critique de la digestionanaérobie, qui est la production du méthane et se réalise à pH neutre. Les bactériesméthanogènes sont les moins tolérants et les plus susceptible de stopper leur croissance àcause de l'ammoniac.

Selon Montanés et al (2014), la méthanogenèse est assurée par deux grands groupes de microorganismes à savoir les acetoclastiques (acétotrophes) et les hydrogénophiles (hydrogénotrophes).

De façon générale, la méthanisation peut se résumer en ses équations :

C₆H₁₂O₆ 3CO₂ + 3CH₄

Phase hydrogénotrophes

CO₂ + 4H₂ 2H₂O + CH₄

Phase acétotrophes

Acétate + H₂ CO₂ + CH₄ (Kouarogo, 2016)

La figure 5 présente le principe de la méthanisation.

Figure 5: Schéma simplifié de la digestion anaérobie

Source : www.methanisation.info/etapes.html

1.7. 1.3.4-Conditions de production du biogaz domestique

La production optimale du biogaz requiert certaines conditions de fonctionnement. Les paramètres à prendre en compte sont les suivants :

ü La qualité du substrat : la déjection animale doit être fraîche. Pour assurer une bonne homogénéisation du substrat, le ratio de mélange déjection animale et eau est de 1 :1 (1kg de déjection pour 1litre d'eau) afin que la première étape de la biométhanisation, et d'hydrolyse se fasse normalement (Njampou, 2011).

ü Le temps de rétention hydraulique(TRH) : Ce tempsde rétention représente la durée de dégradation progressive du substrat (le mélange de déjections animales et d'eau), depuis son introduction dans le biodigesteur jusqu'à son évacuation dans le bassin de sortie. Il est fonction de viscosité du substrat et de la situation géographique.Ainsi, leTRH est de 30-50 jours dans les zones tropicales et de 75 jours dans les zones tempérées (Amahrouch, 2010).

ü Variation de température : c'est un élément très important à prendre en compte car elle peut affecter irréversiblement la quantité des microorganismes de méthanisation. On répartit les organismes en trois catégories, selon la plage de températures à laquelle leur croissance est optimale :

-les psychrophiles dominent entre 4-20°C, avec un optimum de croissance vers 15°C,

-les sub-mésophiles et mésophiles dominent entre 20-45°C avec un optimum vers 37°C,

-les thermophiles dominent entre 55-70°C, avec un optimum vers 60°C.

La figure 6 indique en fonction de la température, le taux de croissance des microflores méthanogènes responsables de la digestion anaérobie.

Figure 6: Effet de la température sur le taux de croissance des méthanogènes

Source: Extrait de IWA TaskGroup for Mathematical Modelling of Anaerobic Digestion Processes (2002).

La figure 6 montre les plages de températures où la croissance de ces trois populations est possible. La dépendance des taux de croissance à la température obéit à la loi d'Arrhenius, jusqu'à la température optimale, puis chute brutalement. La température peut affecter les réactions biochimiques au travers des cinétiques bactériennes. Plus sphériquement, l'activité enzymatique reste faible jusqu'à une température minimale, puis augmente avec la température jusqu'à la température optimale. Aux températures extrêmes, les enzymes sont dénaturées et le taux de croissance des bactéries décroît. Cordóba et al. (1988) ont ainsi montré que la température améliorait les rendements épuratoires et la production de méthane. Dinopoulou et al. (1987) en s'intéressant plus particulièrement à l'acidogénèse ont constaté que le rendement d'acidification était croissant avec la température. Karakashev et al. (2005) ont étudié l'effet de la température sur la complexité de l'écosystème méthanogène. Ils ont pu montrer que les réacteurs mésophiles présentaient une diversité bactérienne supérieure à celle des réacteurs thermophiles.

ü Potentiel Hydrogène (pH) : le milieu idéal pour la digestion anaérobique est un mélange de pH neutre. Les bactéries méthanogènes sont très sensibles aux valeurs de pH du milieu et ont un optimum entre 6,8 et 7,2. La digestion anaérobie se déroule normalement pour des pH compris entre 6 et 8 (Effebi, 2009) ; si le pH du milieu est acide, ceci entraine un arrêt de la fermentation. Par ailleurs si le pH du milieu est basique, ceci entraine une production des éléments sulfato-réducteurs, inhibiteurs (H₂S, H₂).

ü Rapport carbone/azote (C/N) :Des études indiquent que la proportion désirable du rapport (C/N) se situe entre 20 et 30, 25 étant le ratio idéal. Une augmentation de l'apport en azote peut mener à une production accrue d'ammoniac, ce qui peut nuire aux microorganismes et inactiver la méthanisation (Amarante, 2010).

ü Agitation :Une bonne agitation permet d'éviter la production de croûtes et la décantation de particules denses ce qui permet de rompre la couche qui surnage et facilite ainsi l'échappement du biogaz ; elle favorise aussi la dégradation de la MO par les bactéries (Amahrouch, 2010).

ü Humidité : Comme pour toute activité biologique, la présence d'eau est indispensable. L'humidité minimale est de 60 à 70 %, eau liée ou eau libre. Dans tous les cas, l'humidité des déchets doit être suffisante pour que l'hydrolyse, première étape de la méthanisation, puisse se dérouler normalement. Si au contraire l'humidité est insuffisante, l'acidification se fait trop vite au détriment de la méthanisation, de ce fait le substrat organique doit être très dilué : 85 à 90 % d'eau avec 10 à 15 % de matière sèche (Tou et al., 2001).

1.8. 1.4- Digestat

Une fois le processus de Méthanisation terminé, le digestat obtenu est transféré dans un réservoir d'entreposage, généralement dans une fosse à lisier standard à béton. Le digestat conserve tous les nutriments du lisier utilisé comme source d'intrant, mais sous forme plus assimilable biologiquement (Bio-Terre Systems inc., 2010). Le digestat est utilisé entre autre comme fertilisant et peut être séparé en phase solide ou liquide et subir des traitements dépendamment des objectifs fixés par l'agriculteur (Aile et al., 2006). Le digestat est un produit stable, désodorisé et éventuellement sans pathogène ; il peut être utilisé comme fertilisant outraité (Burton et Turner, 2003). Chantigny et al., (2004) ont démontré que le lisier digéré a une valeur comparable ou supérieure à celle du lisier brut. De plus, le lisier digéré est un engrais organique qui a une efficacité comparable à l'engrais minéral (Chantigny et al., 2004). Le digestat a une consistance plus liquide que le lisier brut et est donc plus facile à mélanger et à épandre avec les rampes (blocage moins fréquent dans les rampes (Perrault, 2007).

Après la digestion, l'azote se retrouve principalement sous forme ammoniacale qui est très volatile (Ortenblad, 2000). Une toiture sur la fosse d'entreposage du digestat permet de conserver en partie l'azote pour la fertilisation des champs et de diminuer les émissions atmosphériques déammoniac (Aile et al., 2006). Ainsi, l'enfouissement du fertilisant est recommandé immédiatement après l'épandage. De plus, le digestat peut etre manipulé sans odeurs par rapport à un lisier non traité (Solagro, 2005) et sa valeur fertilisante n'est pas dégradée (Aile et al., 2006). La composition du lisier digéré dépend du type de lisier dans le digesteur et aussi des différents substrats utilisés en codigestion (fumiers, végétaux., Ortenblad, 2000). La méthanisation n'est donc pas un moyen d'éliminer l'azote mais plutôt un procédé conservatif de cet élément et doit être considéré comme un outil d'amélioration de la gestion de l'azote.

1.9. 1.5- Biogaz dans le monde, en Afrique

En 1960, est installée en Allemagne la première station de traitement anaérobie des eaux usées. En Chine en 1920, une entreprise d'éclairage au biogaz est créée et une usine de biogaz agricole à petite échelle dans laquelle les toilettes ainsi que les porcheries étaient connectés au même digesteur enterré. La technologie connait unessor intéressant à la finde la seconde guerre mondiale suite à la faible disponibilité du pétrole. Mais la diminution des couts des produits pétroliers a mené à un ralentissement du développement de la méthanisation. Les crises pétrolières et le développement de la technologie biogaz permet qu'en 1978, la ville chinoise de Qingdao lance la première installation d'un biodigesteur à grande échelle pour le traitement des boues de vidange et le programme chinois « Purifying Domestic Sewage Biogas Tank » est développé en 1984 par le centre de Développement et Recherche de Biogas Chengdu.

La technologie biogaz connait un essor important notamment en Asie ou l'on compte des millions d'installations principalement domestiques. En effet, en 2014 selon le REN21-18), les cinq pays qui ont le plus d'installations dans le monde sont la Chine (avec près de 43 millions de réservoirs installés), l'Inde (4 750 000), le Népal (300 000), le Vietnam (180 000) et le Bangladesh (37 000). L'Amérique Latine (Colombie, Mexique, Pérou, Bolivie) diffusent des unités de biogaz dans la moindre mesure par l'intermédiaire de programmes menés en grande partie par les deux principales organisations internationales qui développent la technologie biogaz que sont la SNV (Organisation de développement des Pays-Bas) et la GIZ (Agence Allemande de CoopérationInternationale). (SNV biogaz by SNV).

En 2014 en Europe, EurObserv'ERa dénombré près de 14 000 installations de méthanisation dont plus de 75 % utilisent des cultures énergétiques (essentiellement du maïs, des plantes crucifères comme le colza). Les autres utilisent les bouses, lisiers ou matières fécales humaines (pour le traitement des eaux usées), les déchets organiques divers (par récupération du méthane produit dans les décharges par exemple) ou les résidus agricoles. Les installations sont principalement de tailles « industrielles ». La croissance de ce secteur diffère selon les politiques menées par les pays bien que des initiatives européennes comme EBA (European Biogas Association), Biogaz-Europe (un forum annuel sur le biogaz en Europe) ou BioEnergyFarm tentent de promouvoir le biogaz aussi bien industriel que domestique en Europe. (Maud 2018).

La majorité des pays africains n'ont pas de source d'énergie suffisante à part le bois énergie mais l'exploitation de celui-ci à des fins énergétiques engendre divers impacts non seulement d'ordre environnemental mais aussi d'ordre socio-économique (Randriambololona, 2004). Plusieurs projets de biogaz ont été effectués sur le continent africain, mais chaque projet à sa propre spécificité (Razanamparany, 1982). Dans ce cas, nous allons voir ceux réalisés dans quelques pays africains dont celui du Cameroun.

1.10. 1.5.1-Burkina Faso

Le Burkina Faso est, comme le Viêt-Nam ou d'autre pays en développement, en état de sous approvisionnement énergétique favorisant une surconsommation de bois de feu. Les sources d'énergie locales représentent 90 % de l'énergie primaire consommée (Randriambololona, 2004). Le potentiel d'énergie renouvelable y est très important mais faiblement exploité. Les premiers travaux sur la fermentation méthanique ont débuté en 1976 grâce au Comité Interafricain d'Etudes Hydrauliques (CIEH), à l'Institut de Recherche en Agronomique Tropicale (IRAT) et au financement du COMES (Commissariat à l'Energie Solaire). Plusieurs digesteurs ont été réalisés depuis le début de programme, programme conforté par des essais agronomiques sur le produit issu du digesteur (Randriambololona, 2004).

1.11. 1.5.2-Bénin

L'expérience béninoise en matière de production de biogaz a démarré en 1983 avec la construction d'une unité expérimentale du type chinois, modèle Shanghai, sur financement de la FAO. Dans le cadre du projet « Création et développement d'unité de biogaz », démarré en 1987, 11 unitéspilotes de type chinois sont installées et pratiquement opérationnelles dans le pays. Elles ont une capacité de 10 m³ chacune produisent 3 m³ par jour (Randriambololona, 2004).

1.12. 1.5.3-Togo

Le biogaz a commencé au Togo en 1979, à l'Université du Bénin (Ecole Agronomique). A l'heure actuelle, trois unités ont été réalisées à Avelon (50 m³ et 6 m³) et à Mango (10 m³) chez des paysans et fonctionnent correctement. Les digesteurs sont de type indien. Il est prévu la construction de 25 unités de 10m³ chacune, réparties sur le territoire national à raison de 5 unités par région économique (Razanamparany, 1982).

1.13. 1.5.4-Niger

Le biogaz a démarré en 1980 avec l'installation de Lossa, composée de trois digesteurs de 5m³ et de deux gazomètres (Randriambololona, 2004). Elle est du type discontinu et le gaz produit sert à faire fonctionner une motopompe (pour l'irrigation) et un groupe électrogène. De cette expérience, sont nées d'autres installations à :

- Kirkissoye, Maradi et N'Dounga : digesteur de type chinois - capacité : 5 m³ ; utilisation :

- Cuisson des aliments et éclairage.

- Tonkounous : digesteur de type chinois ; capacité : 60 m³ ; utilisation : motorisation et cuisson des aliments.

- Chikal : digesteur de type indien ; capacité : 20 m³ ; utilisation : motorisation (groupe électrogène).

1.14. 1.5.5-Mali

Au Mali, trois types d'installations sont vulgarisés : Bordas, chinois, Ferké. Ils sont de type familial, avec des cuves de 6 à 11 m³. Une unité expérimentale avec un digesteur Transpaille de 20 m³ a été réalisée à Teriya (Randriambololona, 2004).

1.15. 1.5.6-Cameroun

La volonté du gouvernement camerounais de promouvoir le biogaz s'est manifestée en 2005 par l'élaboration d'un plan d'action national d'énergie pour la réduction de la pauvreté, le PANERP (Douard, 2012). Ce plan, élaboré par le Ministère de l'énergie et de l'eau, le MINEE, projette à l'horizon 2016 que 30 % des populations pauvres des zones rurales et 60 % de celles des zones périurbaines pourront avoir accès aux services énergétiques pour les usages domestiques, et qu'au moins 40 % des systèmes d'approvisionnement en services énergétiques le seront à partir des sources locales et renouvelables (Douard, 2012).

La mise en oeuvre de ce plan s'est concrétisée en 2009 par la mise en place d'un projet visant l'étude de faisabilité pour la promotion et le développement du biogaz au Cameroun. Ce projet à permit la construction de 23 bio-digesteurs pilotes dans des ménages situés dans les régions du Nord (6), de l'Extrême Nord (4) et du Nord-Ouest (13). À l'heure actuelle, 80 % de ces bio digesteurs fonctionnent (Douard, 2012). Aujourd'hui, ce projet connaît sa phase de développement et prévoit la construction de 105 autres bio digesteurs à répartir dans l'ensemble du territoire national. L'annonce a été faite le 2 février 2012, lors d'un atelier de restitution et de validation du document de mise en oeuvre du Programme de promotion et de développement du biogaz. Ce projet a été réalisé grâce à l'appui financier, matériel et technique de la SNV, une organisation néerlandaise de développement (Douard, 2012).

Dans la même lancée, le Ministère de l'Agriculture (MINAGRI) a également entrepris, grâce à l'appui de l'organisation Heifer Internationnal et de la SNV, de vulgariser le biogaz auprès des communautés villageoises (Douard, 2012). Le projet a établi des centres de démonstration de production de biogaz dans trois villages du Nord-Ouest du Cameroun, marqués par la présence de nombreux agriculteurs produisant du fumier nécessaire à la production du biogaz ; toujours dans la même perspective le centre de recherche ACREST a développé dans le village Bangang un type de bio digesteur moins artisanal, enfouie dans le sol et qui permet de récupérer les déchets des latrines via une canalisation enfouie et d'introduire les déchets végétaux et animaux à partir du cou du système. Cette solution semble beaucoup plus onéreuse et pas à la portée des villageois ; ceci se traduit par la figure 7 qui traduit la vulgarisation du biogaz auprès des communautés villageoises (Douard, 2012).

Figure 7: Brassage manuel quotidien d'un digesteur à Bangang

Source :Douard, (2012)

a)Faible implication du secteur privé et de la société civile

Très peu d'initiatives du secteur privé et de la société civile sont visibles au Cameroun en matière de promotion du biogaz. L'entreprise HYSACAM, chargée de l'enlèvement des ordures ménagères au Cameroun, est actuellement la seule à avoir mis en place un système de récupération du biogaz produit dans les décharges des ordures ménagères (Douard, 2012). Elle a inauguré en juin 2010 la centrale de captage et de traitement de biogaz de Nkolfoulou, toute première en Afrique centrale et troisième projet relatif au Mécanisme de développement propre (MDP). La centrale permet de réduire le méthane en gaz carbonique, afin de réduire l'impact du réchauffement climatique. Malheureusement, cette installation ne valorise par l'énergie produite (Douard, 2012).

La société civile quant à elle est plus impliquée dans la vulgarisation du biogaz auprès des ménages mais les actions à l'heure actuelle sont très faibles. L'ONG COPRES-SA a pu ainsi mettre en place en 2010 une quarantaine de bio-digesteurs dans trois villages de l'Extrême-Nord du Cameroun (Maroua, Gazawa, Ndoukoula) et son projet est en cours et envisage d'ici 2013 de construire au moins 600 bio digesteurs (Douard, 2012). Quelques hôpitaux de la région de l'Ouest et du Nord-Ouest ont été les premiers à faire du biogaz leur principale source d'énergie, car bon marché (Douard, 2012). Il s'agit de l'hôpital baptiste de Banso au Nord-Ouest et de l'hôpital Ad Lucem de Mbouda à l'Ouest, projets réalisés grâce à l'appui technique de spécialistes d'ONG (Douard, 2012).

1.16. 1.6- Valorisation énergétique du biogaz

Le biogaz est convertible en pratiquement toutes les formes utiles d'énergie ; illustré par la figure 8. Certaines applications sont largement développées et l'offre industrielle et commerciale est solidement établie pour :

Ø l'utilisation directe en chaudière : production de chaleur, eau chaude ou de vapeur ;

Ø la production d'électricité;

Ø la production combinée d'électricité et de chaleur par cogénération ;

Ø le gaz naturel après épuration;

Ø le carburant automobile après épuration et compression ;

D'autres voies sont au stade de la recherche et développement : production d'hydrogène, pile à combustible, production de froid par absorption (Moletta, 2008).

Figure 8: Procédé de différents types de valorisation énergétique

Source : www.heracleantech.com/valorisation_biogaz.html http://www.heracleantech.com/valorisation_biogaz.html

1.17. 1.7- Pouvoir énergétique du biogaz

Le biogaz peut être valorisé par des techniques appropriées et devenir une source majeure d'énergie. La valorisation énergétique consiste à transformer un déchet en énergie thermique et ceci grâce à son potentiel calorifique. Cette énergie sera utilisée pour la production de chaleur et/ou d'électricité. La figure 9 illustre les équivalences entre le potentiel énergétique du biogaz et d'autres sources usuelles d'énergies.

Figure 9: Rapport énergétique entre méthane et autres sources d'énergies^1(*)

1.18. 1.8- Composition du biogaz

Le biogaz produit est composé en majorité de méthane et de gaz carbonique, ainsi que des quantités variables d'eau, d'azote, d'oxygène et d'hydrogène sulfuré comme l'illustre le tableau 1.

Tableau 1: Proportion des composants dans le biogaz

Composants	Teneur en %
Méthane CH4	50 - 70
Dioxyde de carbone CO2	25 - 45
Sulfure d'hydrogène H2S	< 1
Diazote N2	0 à 6
Dihydrogène H2	< 1
Dioxygène O2	< 2
Eau H2O	Dépend de la température

Source : methanisation-tpe.e-monsite.com/pages/principe-de-la-methanisation/le biogaz.html http://methanisation-tpe.e-monsite.com/pages/principe-de-la-methanisation/le-biogaz.html

1.19. 1.9- Avantages et inconvénients de la méthanisation

1.20. 1.9.1- Avantages

La méthanisation offre des avantages parmi lesquels :

Ø Diminution des gaz à effet de serre (GES)

Lors de la biométhanisation, le méthane, qui a un impact sur le réchauffement climatique 21 fois plus important que le CO₂, n'est plus libéré de façon incontrôlée dans l'atmosphère (Gwogon, 2012).

Une double réduction des émissions de gaz à effet de serre est réalisée d'une part en évitant les émissions de méthane et d'autre part en évitant les émissions en CO₂ résultant de la combustion d'énergie fossile, grâce à la valorisation énergétique du biogaz (Gwogon, 2012).

Ø Réduction des odeurs.

Une grande partie des odeurs émises par effluents organiques sont dus à la présence de la matière organique en décomposition et spécialement aux acides gras volatiles.

Dans les déchets biométhanisés, toute la matière organique facilement dégradable ab été détruite. En conséquence, la biométhanisation permet de désodoriser partiellement les substrats (Gwogon, 2012). De plus, dans ce type d'installation, les déjections restent en permanence confinées à l'abri de l'air, ce qui limite les émissions d'odeurs (Gwogon, 2012).

Ø Hygiénisation

En terme d'hygiénisation, la biométhanisation permet de réduire en partie la teneur en germe pathogène, ainsi que de détruire les graines d'adventices qui peuvent être présente dans les déjections, les fumiers ou les plantes énergétiques (Gwogon, 2012).

1.21. 1.9.2- Inconvénients

Ø Investissement important

Le principal inconvénient de la biométhanisation réside dans la lourdeur des investissements à consentir qui, malgré des frais de fonctionnement très faibles sont économiquement assez dissuasifs. Il est estimé pour les projets à la ferme des investissements de l'ordre de 270 000 euro (176 850 000 FCFA) pour une puissance de 30 kw, 800 000 euro (524 000 000 FCFA) pour 150 kw et de 1,3 millions d'euro (851 500 000 FCA) pour 250 kw (Le Guen, 2003).

Ø Pas de diminution de la charge polluante

La biométhanisation ne constitue pas une solution définitive aux problèmes de la charge polluante des élevages. En effet, les excédents en azote et phosphate provenant des élevages ne sont pas éliminés et le volume des effluents n'est que faiblement diminué (Gwogon, 2012).

1.22. 1.9.3- Valorisation du digestat

Le digestat peut être géré de la mémé façon que les lisiers, cependant, il y'a des différences au niveau des éléments. En fait, tous les éléments sont retrouvés, mais sous forme minérale, qui est plus disponible pour les cultures (Riccard et al., 2010).

L'aspect de la gestion des éléments fertilisants du digestat est très important en zone d'élevage intensive. Sur un plan d'épandage en excès, la codigestion accentue effectivement le problème. La séparation de phases peut être une solution, mais risque de déséquilibrer la gestion de l'azote (N) par rapport au phosphore (P) sur le plan d'épandage (Riccard et al., 2010).

1.23. 1.9.3.1- Valorisation de la fraction solide

Le digestat sous forme solide a une teneur élevée en phosphore. Ce produit se gère comme un amendement au champ et peut être exporté sur terres réceptrices dans les zones agricoles(Riccard et al., 2010).

1.24. 1.9.3.2- Valorisation de la fraction liquide

Le digestat sous forme liquide contient peu de matière organique, mais une teneur élevée en azote ammoniacal. Ce produit est utilisé comme engrais liquide ayant un effet fertilisant immédiat (Aile et al., 2006). Cette fraction liquide peut aussi être traitée par nitrification-dénitrification-ultrafiltration avant d'être rejetée en station d'épuration (Four, 2001).

Conclusion

La ferme Henri et frères présente de manière générale d'assez bonnes caractéristiques physiques pour une exploitation en biogaz. En effet, la zone d'étude est marquée par ses caractéristiques particulières en ce qui concerne le climat, le relief, l'hydrographie, l'hydrogéologie, la démographie.

La présentation de l'environnement de l'étude et les généralités sur la méthanisation et le biogaz étant franchie, il est important de faire un état de lieux de l'exploitation du biogaz dans le Centre. Le chapitre 2 s'y consacre entièrement.

CHAPITRE 2 : ETAT DES LIEUX D'EXPLOITATION DU BIOGAZ DANS LE CENTRE ET ETAT DE L'ART

Introduction

Dans ce chapitre, il sera question de faire un diagnostic du biogaz dans le centre, cas de la société Hysacam, présenter la situation de la ferme Henry et frères, de présenter le parcours suivi par les déjections produites.

1.25. 2.1-Cadre institutionnel, juridique et règlementaire de la gestion des déchets au Cameroun

L'analyse du cadre institutionnel tient compte de la catégorisation des acteurs selon leurs différentes fonctions. À cet effet, il y a lieu de distinguer 03 (trois) grandes catégories à savoir :

- Les institutions de planification, d'orientation et de contrôle ;

- Les organismes d'exécution ;

- Les organismes de financement.

1.26. 2.1.1- Cadre institutionnel de la gestion des déchets

Au Cameroun, plusieurs Administrations Publique (notamment les Ministères) interviennent à des degrés divers dans la gestion des déchets. Il s'agit des :

- Ministère de l'Environnement et de la Protection de la Nature (MINEP) ;

- Ministère de l'Agriculture et du Développement Rural (MINADER) ;

- Ministère de l'Administration Territoriale et de la Décentralisation (MINATD) ;

- Ministère de l'Énergie et de l'Eau (MINEE) ;

- Ministère du Développement Urbain et de l'Habitat (MINDUH) ;

- Ministère de la Santé Publique (MINSANTE) ;

- Ministère de l'Industrie, des Mines, et du Développement Technologique (MINIMIDT).

1.27. 2.1.1.1.- Institutions d'exécution et de gestion

Nous pouvons relever :

- Collectivités Territoriales Décentralisées,

- Acteurs Non Gouvernementaux (ANG).

1.28. 2.1.1.2- Organismes de financement

Les organismes concernés sont :

Ø Ministère des Finances (MINFI) ;

Ø Fonds Spécial d'Équipement et d'Intervention Intercommunale (FEICOM) ;

ØBailleurs de Fonds Extérieurs.

Les principaux appuis extérieurs relatifs à la gestion des déchets dans les grandes villes du Cameroun concernent notamment :

1.29. 2.1.1.3- Analyse et domaine d'intervention des Acteurs

Le jeu des acteurs est analysé à travers trois groupes d'opérateurs à savoir : acteurs institutionnels, acteurs non gouvernementaux à but non lucratif et sociétés privées à but lucratif.

Le tableau 2 récapitule le jeu des différents acteurs de la gestion des déchets au Cameroun.

Tableau 2: Récapitulatif des différents acteurs de la gestion des déchets au Cameroun

Source : Stratégie Nationale de Gestion des Déchets au Cameroun période 2007 - 2015 (2008)

1.30. 2.2- Cas de la décharge de Nkolfoulou

La décharge de Nkolfoulou a présenté une croissance rapide de sa quantité annuelle d'ordures enfouies au cours des années récentes. En 2008, HYSACAM a enfoui 350000 tonnes de déchets municipaux (Source : CDM-executive board, 2014). En 2015, selon CDM-executive board, 2992_PDD_ver7.1_19 March 2014 à la page 5, le site aurait reçu un total de 5,5 millions de tonnes d'ordures cumulées depuis son ouverture.

Le tableau 3 représente les valeurs estimées de méthane produit et brûlé entre 2009 et 2015 :

Tableau 3: Gaz à Effet de Serre brûlé dans le contexte des activités du projet

Année	CH4généré (10? t COe)	CH collecté Efficacité de récupération de 50 % (1O? ?? ????2??)	CH brûlé Efficacité de combustion : 90 % (1O?t COe)
2009	17,643	8,821	7,939
2010	235,430	117,715	105,943
2011	256,270	128,135	115,321
2012	275,279	137,640	123,876
2013	293,173	146,586	131,928
2014	310,443	155,122	139,700
2015	327,433	163,717	147,345
Total	1715,671	857,736	772,052

Source :CDM-executive board, 2014

Ainsi, sur les 7 ans de données disponibles, depuis la mise en place du projet (2009) jusqu'à la première date prévue pour la fin d'exploitation du site (2015), la torchère du CSD de Nkolfoulou aurait brulé un total 772052 ??????2?? de méthane. Cela équivaut par ailleurs à un volume de 32168,83 tonnes de CH4, soit 44678930,5 m? (masse volumique du méthane = 0,72). (Enam, 2017). De part ce constat, Hysacam ne rentabilise pas le biogaz donc présente de ce fait des manquements au regard de la technique mise sur pied étant de bruler le méthane capté qui retourne dans l'atmosphère sous forme de CO₂ qui constitue un gaz à effet de serre participant au réchauffement climatique avec ses conséquences or pourquoi bruler ce biogaz et pourtant l'on pourrait simplement le valoriser en ces différentes filières pour le faire consommer par les populations. Ceci étant, nous interpellons les pouvoirs publics de mettre un accent sur cette technologie dans ce sens où elle représente une source alternative et moins couteuse pour la population et contribuer à la préservation de la nature.

1.31. 2.3-Cadre juridique de gestion des déchets au Cameroun

Loi n° 96/12 du 5 août 1996 portant loi-cadre relative à la gestion del'environnement. Il s'agit de l'unique texte juridique qui donne une définition assez claire au « déchet ». Inspiréde la déclaration de Rio et de l'Agenda 21, cette loi est bâtie sur plusieurs principesfondamentaux qui ont ouvert les réflexions sur des programmes visant à protéger et àconserver l'environnement, à promouvoir le développement durable et la gestion rationnelle et écologiquement durable des déchets. Nous nous pencherons sur trois principes fondamentaux en particulier à savoir :

Ø Le principe de précaution selon lequel l'absence de certitudes, compte tenu des connaissances scientifiques et techniques du moment, ne doit pas retarder l'adoption des mesures effectives et proportionnées visant à prévenir un risque de dommages graves et irréversibles à l'environnement, à un coût économiquement acceptable ;

Ø Le principe pollueur-payeur selon lequel les frais résultant des mesures de prévention, de réduction de la pollution et de la lutte contre celle-ci et de la remise en l'état des sites pollués doivent être supportés par le pollueur ;

Ø Le principe de responsabilité, selon lequel toute personne qui, par son action, crée desconditions de nature à porter atteinte à la santé de l'Homme et à l'environnement, esttenue d'en assurer ou d'en faire assurer l'élimination dans des conditions propres à éviterlesdits effets.

Ø Le principe de participation, associer la population aux prises de décision des pouvoirs publics. L'objectif est d'améliorer la transparence dans la prise de décision et le fondement des choix opérés ;

Ø Le principe de subsidiarité, garantit la coopération de toutes les autorités et des structures gouvernementales en faveur de la survie sociale et écologique et pour la défense des droits de l'homme et de la santé. Avec la subsidiarité, les citoyens sont impliqués dans les processus décisionnels et le développement durable se construit donc à partir du bas en impliquant tous les acteurs selon l'approche de la « responsabilité » commune mais différenciée.

- La loi n° 2004/18 du 22 juillet 2004 fixant les règles applicables aux communes

- La loi 2009/019 du 05 décembre 2009 portant fiscalité locale

1.32. 2.3.1- Cas de la ferme Henri et Frères

Situé dans le village Nkom-assi précisément au quartier Martin, à environ 20 km de Yaoundé. La ferme s'étend sur une superficie d'environ trois (03) hectares et de forme se rapprochant d'un trapèze. En aval à l'est, elle côtoie le bord d'une branche de la rivière Mefou, une route de (3m) la sépare d'un bloc d'habitation au sud ; en amont à l'ouest, nous avons un espace champêtre et quelques maisons contiguës à la clôture à l'extrémité sud-ouest ; au nord, nous avons des champs et de la broussaille dans laquelle se trouve 7 à 10 maisons isolées. Il comporte trois bâtiments principaux d'une contenance d'environ trente-cinq mille poules pondeuses. Le diagnostic clair de la situation de la ferme Henri et frères est important dans la mesure où nous voulons définir le contexte dans lequel elle gère les déjections des poules dont l'image satellitaire est illustrée par la figure 10.

Figure 10: Image Satellite de la ferme AECAM

Source : www.googlemaps.com

1.33. 2.3.2-Description intérieure de la ferme

La ferme est occupée par plusieurs types d'occupations dont nous les avons classés en fonction de l'usager arrivant du portail pour les différents bâtiments.

ï La guérite : petite dépendance construite au portail et servant d'accueil, de poste de surveillance pour tout usager.

ï Les étangs piscicoles 1, 2 et 3 aménagés à l'extrême Est du site pour l'élevage des poissons. S'y joint également des chemins aménagés pour la circulation des automobiles du portail de la guérite aux différents bâtiments.

ï Le hangar à moulin (HM) : hangar abritant le moulin à écraser les fientes pour la commercialisation.

ï Les plates formes de séchage (PFS) : endroit aménagé pour faire sécher les fientes pâteuses.

ï Le bâtiment principal blanc (habitation, bureaux et magasin) pour loger le délégué de la ferme et certains ouvriers et stocker les alvéoles d'oeufs et la provende.

ï Les hangars d'élevage : ils sont au nombre de trois (bat 1, bat 2, bat 3) au nord de la ferme, d'un bloc porcherie à l'Est de la ferme.

ï L'usine de conditionnement des poules (UCP) : il est constitué d'un bâtiment qui abrite une chaine complète et mécanisée de nettoyage, d'abatage, de nettoyage et de conditionnement en sachets des poules pour la commercialisation. Un bloc de deux chambres froides (CF) abritant le même bâtiment.

1.34. 2.3.3-Différents types de logements et activités autour des déjections avicoles au sein de la ferme

Après échange avec le vétérinaire et le manoeuvre en chef des bâtiments, les poussins sont transportés au secteur de chauffage après leur éclosion des oeufs dans les couveuses ou ils séjournent de 1 à 5 semaines. Vient ensuite le moment de les transférer pour leurs croissances dans l'intervalle de 5 à 20 semaines. Après ces parcours qu'ils sont transportés à la ferme AECAM pour la période de ponte qui peut aller de 24 à 90 semaines environ seize mois de ponte. L'activité avicole est centrée autour de trois (03) bâtiments dont y sont pratiqués la technique d'élevage en cage et la technique d'élevage au sol.

a)Technique d'élevage de poules pondeuses en cage

Elle est Pratiquée dans l'enceinte du bâtiment 3, dont les cages sont de dimension (60×60×55) cm avec une densité de sept (07) poules par cage au maximum. C'est un modèle Hollandais d'élevage moderne qui se caractérise par :

ï un système mécanique de tapis convoyeurs chargés de transférer premièrement au fond de la salle et par la suite vers l'extérieur,

ï un système d'abreuvoirs à tétine fixées sur des tuyaux incorporés de gouttières de récupération d'eau,

ï un système mécanique de chaines roulantes encastrées pour étaler la provende dans les différentes mangeoires pour tous les étages le long de la batterie,

ï un système d'éclairage mixte doté des ampoules et de tôles transparentes,

Un système mécanique de tapis convoyeurs comme l'illustre la figure 11 pour acheminer les oeufs jusqu'aux différents points de collecte à l'extrémité des rangées des cases.

Au moment de l'étude, le bâtiment 3 qui est en fin de ponte 39,7% de la capacité brute cheptel ; on y enregistre 5,3 décès/ jours ; avec une consommation de 1998,6 kg de provende/jour ainsi que 3725,2 litres d'eau/ jour. Le bâtiment a une production d'environ 519,3 alvéoles de 30 oeufs/ jour avec un pourcentage moyen de ponte de 84 %^2(*). La figure 11 présente le système hollandais d'élevage des poules pondeuses en bactérie.

a- cages b- dépôt d'oeuf

Figure 11: système hollandais d'élevage

Les déjections rencontrées sont des fientes pâteuses partiellement séchées avec la présence des ventilateurs (figure 12b).

A la grande ferme Big Dutchman, il existe deux types de ventilations :

Ø La ventilation naturelle ou statique qui utilise les phénomènes physiques (différence de pression et/ou de densité de l'air (fonction de la température et de l'hygrométrie entre l'extérieur et l'intérieur) qui régissent le déplacement des masses d'air. L'air neuf entre par les entées d'air placées sur les côtés du bâtiment et l'air. L'air neuf entre par des entrées d'air placées sur les côtés du bâtiment et l'air vicié est évacué par le toit via lanterneau.

Ø Le ventilateur dynamique qui permet de renouveler l'air de façon active à l'aide de ventilateurs électriques. Les objectifs de la ventilation sont d'assurer le renouvellement de l'air dans le bâtiment (évacuation des gaz tels que le CO₂ ou le NH₃ et apport d'oxygène), de réguler la température et l'humidité relative de l'air (en adéquation avec les conditions de confort optimal des animaux) et d'éliminer les poussières (rôle sanitaire). Mais pour diminuer la consommation en énergie électrique, ils sont rarement mis en fonction, ils sont le plus souvent actionnés en saison sèche juste pour renouveler l'air dans la salle.

A

B

B

A

Figure 12: A-bande de tapis roulant pour les lisiers et les oeufs, B- ventilateurs

Les fientes sont renvoyées vers l'extérieur une fois tous les deux jours à l'aide du tapis roulant (figure 12 A) et déversées dans les bacs de récupérations (figure 13A) avant d'être acheminées vers les unités de séchage (figure 13B).

A

B

B

A

Figure 13: A- bacs de récupérations B-unités de séchage

La figure 14 représente le transit des lisiers vers l'extérieur de la ferme à l'aide du tapis convoyeur.

A

B

A

B

Figure 14: Vue A- bande de tapis convoyeur de fientes au fond du bâtiment ; B- bande de tapis convoyeur des fientes vers l'extérieur

La figure 15 quant à elle montre une vue du tapis convoyeur des lisiers pour les regards de recueillement des effluents.

· A

B

A

C

C

B

A

Figure 15: Vue A- rampe à tapis convoyeur des fientes du bâtiment 3 vers l'extérieur ; B- regard de recueillement ; C- biodigesteur abandonné

b)Technique d'élevage de poules pondeuses au sol

Elle est pratiquée au sein des bâtiments 1 et 2 se caractérise par les éléments suivants :

ï un sol bétonné et recouvert d'une couche de litière de 5cm faite de copeaux de bois,

ï un système d'éclairage naturel et artificiel (au moyen des ampoules et des tôles transparentes),

ï des caisses creuses de forme parallélépipédique de 2 mètres de long et disposées de part et d'autre du poulailler,

ï une ventilation naturelle avec grillage fixé du bas vers le haut à un mètre du sol,

ï des tuyaux d'abreuvement conduisant aux abreuvoirs munis des valves régulatrices d'eau, ces bâtiments enregistrent environ 0,6 décès par jour et consomme en moyenne 525,2 kg de provende par jour et 964,2 litres d'eau par jour. Les bâtiments jumelés produisent en moyenne 127,2 alvéoles de 30 oeufs par jour avec un pourcentage moyen de ponte de 71% / jour^3(*).

Les pondeuses sont rangées en raison de 7 poules/ m² et les déjections produites sont sous forme de fumier qui constitue un mélange de litière de copeau et des fientes qui se trouve plus ou moins humide en fonction de la provenance dans le poulailler illustré par la figure 16.

Figure 16: Elevage des poules pondeuses au sol

ØAménagement du poulailler

oZone abreuvoir/ mangeoire

Elle est caractérisée par sa teneur importante en humidité due aux déjections et à l'eau qui s'échappent au cours d'un incident malgré le godet de récupération, on y trouve également des particules alimentaires ; le fumier ici forme une croute compacte dense et humide lorsqu'elle est retournée (voir figure 17) et dégage un gaz toxique (l'ammoniac : NH₄) qui irrite les voies respiratoires ; du fait que l'humidité favorise la fermentation anaérobie des fumiers.

C

A

B

Figure 17: Zone A-abreuvoir, B-mangeoire, C-Croute de fumier retournée

o Zone abreuvoir

Le principal mode d'abreuvement observés pour les poules pondeuses au sol (figure 17 A) est l'abreuvoir de type `'cloche'' avec une réserve d'eau contenue dans la cloche et une soucoupe ou les animaux boivent. Les risques de gaspillage sont élevés du fait que les animaux peuvent jouer avec l'eau contenue dans la soucoupe ou bousculer l'abreuvoir.

OZone dortoir/ pondoir

Celle-ci est la plus sèche du bâtiment, elle s'étend sur 1,5 mètre en partant des pondoirs vers le centre du poulailler sur toute la surface atteignant parfois une épaisseur de 10 centimètres et recouvrant généralement le tiers de la salle (figure 18).

A

Figure 18: A- zone dortoir /pondoir

c) Lits de séchage des lisiers

De nos jours, les déjections sont transférées des bacs de recueillement de la plate- forme à l'aide d'un camion de 20 tonnes et d'une brouette pour charger et décharger les lisiers qui sont acheminés après une perte importante du volume d'eau dans les lits de séchage (figure19) relié à un four de ventilation tombé en ruine de nos jours.

B

A

B

A

Figure 19: A-Lit de séchage des lisiers; B-Four de ventilation des lisiers

1.35. 2.3.4-Hangar à moulin

Après séchage, les lisiers devenus fientes sont ôtés du lit de séchage et acheminés vers le hangar à moulin (figure 20). Ce moulin écraseur de céréales à la base s'est vu converti en écraseuse de fientes séchées (figure 20 A). Le reste de la salle sert de stockage des fientes après emballage dans les sacs de 50 kilogramme comme engrais pour la commercialisation figure 20 B).

B

A

B

A

Vue A- moulin à écraser ; B- fientes écrasées et ensachées pour commercialisation

Figure 20: Hangar à moulin.

A cela, la ferme procède un abattoir qui n'est plus fonctionnel de nos jours présentés par la figure 21.

Figure 21: Abattoir de la ferme

Cependant, la figure 22 qui représente la ferme principale et produit environ vingt-cinq milles poules pondeuses dû à une importante mécanisation, nous avons un flotteur qui est un dispositif permettant à l'eau de se maintenir en hauteur, d'une machine dans laquelle on introduit des aliments qui sontconduits vers la vis transversale et qui les transmet dans l'aspirateur puis, l'envoi dans les stylos distributeurs pour chaque abreuvoir. Ces derniers sont équipés de tapis roulant qui font transiter des déjections de poules pondeuses vers les tapis d'expulsion pour éviter d'éclabousser la ferme et les poules afin de les renvoyer vers les sites de dépôt transportés par un camion d'environ vingt tonnes.

Figure 22: Ferme principale (Système Big Deutchman)

A dix mètres de la ferme principale, nous avons un groupe électrogène mais se trouve en panne aujourd'hui ; d'une presse pour diminuer la quantité d'eau dans les fientes avant séchage également en panne ; d'un four de ventilation, à l'extérieur des lits de séchage qui renvoi l'air chaud pour sécher les fientes, un broyeur pour écraser les fientes et les ensacher pour la commercialisation.

1.36. 2.4- Gestion sous forme de fientes et de lisier à la ferme

Dans le cas des systèmes avec tapis, les fientes sont fréquemment évacuées (une à plusieurs fois par semaine). Pour ce qui est des lisiers, la vidange est réalisée à la fin du lot grâce au racleur ou de façon gravitaire. La figure 23 présente les principales filières de gestion des lisiers à la ferme.

Figure 23: Filières de gestion des effluents produits en élevage de poules pondeuses

Source : (Quideau, 2010)

1.37. 2.5- Système des biodigesteurs

Les biodigesteurs à la ferme sont de type continu, construit entièrement sous le niveau du sol, ils ont été aménagés pour la production du biogaz pour réduire la consommation de gaz domestique sur toute la ferme, à alimenter la mini-centrale de de cogénération qui à son tour devait alimenter en électricité et chauffer de l'eau pour le déplumage des poules dans l'usine de conditionnement des poules pondeuses.

A leur arrivée sur le site des biodigesteurs, les lisiers issus du bâtiment 1 et 2 sont reçu dans le bac de réception aménagé pour favoriser une rétention partielle de certains débris. Le bac de distribution va assurer le transport des lisiers via les tuyaux de distribution aux puisards des biodigesteurs qui lui sont rattachés. Ces derniers sont conçus à l'échelle fermière ; ils fonctionnent en semi-continu et devraient recevoir les lisiers quotidiennement. Au niveau des digesteurs, les lisiers sont reçus par les regards qui les conduisent dans les cuves enterrées via les tuyaux PVC d'alimentation pour subir par la suite la digestion anaérobie. Après le passage dans les cuves, les effluents ressortent dans le bassin de compensation par une ouverture avant de rejoindre la fosse de recueillement des lisiers par le canal d'évacuation. Il est à noter que le modèle chinois est dit à dôme fixe et par conséquent caractérisé par la fusion de la cuve de fermentation et du gazomètre (réservoir à gaz) en un seul compartiment. Mais le système de biodigesteurs est grippé et tombé en ruine de nos jours à cause de l'accumulation des lisiers dont les quantités dépassent visiblement les capacités de consommation des cuves, une autre cause étant la présence des débris comme des coquilles d'oeuf, les plumes, les feuilles mortes ainsi que plusieurs autres objets qui bouchent les voies d'écoulement des lisiers parce que les regards sont à ciel ouvert. Comme conséquence de ce dysfonctionnement, les effluents n'achèvent plus leur temps de rétention requis dans les cuves, ils ressortent et débordent, envahissant le site et suivent les canalisations d'eau pour rejoindre la rigole qui se trouve en aval de la ferme (Tchinda, 2015).

1.38. 2.6-Impacts environnementaux et sociaux des lisiers de poules pondeuses

Un impact environnemental et social peut être causé par des << activités, produits ou services d'un organisme susceptibles d'interactions avec l'environnement >>, Susceptibles d'entrainer << toute modification de l'environnement, négative ou bénéfique, résultant totalement ou partiellement des activités, produits ou service d'un organisme >> (Espagnol et al.,2011). << L'effet, positif ou négatif, pendant un temps donné et sur un espace défini, d'une action humaine sr composante de l'environnement pris dans son sens large (c'est-à-dire englobant les aspects biophysiques et humains), en comparaison de la situation advenant la non réalisation du projet >> (André et al., 2010).

Dans le contexte du développement durable, le processus de la méthanisation joue un rôle majeur, vu que les déchets organiques tels que les fumiers, lisiers, produisent du méthane de manière naturelle qui est souvent dissipé dans l'environnement et du coup cette libération du méthane contribue à la problématique du gaz à effet de serre. De ce fait, la mise en place d'un système de méthanisation a des atouts considérables aussi bien sur le plan social que sur l'environnement :

Ø Réduction des émissions de gaz à effet de serre, au travers de la substitution d'énergie fossile. Cette approche permet donc de supprimer la quantité correspondante de gaz carbonique (d'origine fossile) qui sera émise dans l'atmosphère. Qui plus est, le méthane qui a un impact sur le réchauffement climatique 23 fois plus élevés que celui du CO₂, il est donc conseillé d'utiliser du biogaz. Certes le biogaz pollue mais il pollue moins que les énergies fossiles ;

Ø Production d'énergie renouvelable valorisable sous forme multiples en remplacement du pétrole, du gaz naturel et du nucléaire ;

Ø Production d'un fertilisant appelé digestat, limitant ainsi l'usage d'engrais chimique produit à partir d'énergie fossile ;

Ø Réduction des odeurs et des insectes dus aux déchets organiques ;

Ø Synergie entre les différents acteurs (agriculteurs, collectivités, industriels) ;

Ø Création d'emplois éventuels sur le territoire pour le voisinage (Mahamat, 2019).

Tel que mentionné précédemment, les productions de poules pondeuses peuvent générer un impact environnemental et social suite à de mauvaises pratiques de gestion des déjections, en l'absence de technologies modernes ou suite à des conditions de bien-être animal qui négligent les enjeux sanitaires.

Les impacts négatifs des productions avicoles peuvent se produire sur différentes composantes de l'environnement telles que l'air, l'eau, le sol, les animaux et la population. La figure 24 nous donne un aperçu de la mauvaise gestion des lisiers au sein de la ferme et qui représente un véritable problème environnemental.

B

A

A

B

A-Dépôt anarchique de lisiers B-Fermentation des lisiers

Figure 24: Pollution du paysage par les déjections avicoles

Le tableau 4présente une synthèse des risques potentiels que les lisiers des poules pondeuses peuvent présenter sur différentes ressources naturelles.

Tableau 4: Impacts des lisiers de poules pondeuses sur les ressources naturelles

Sol	Eaux	Faune et flore	Air
? Alcalinisation des sols par dépôt de NH3 par érosion et lessivage ? Nuisances olfactives à proximité des bâtiments d'habitation ? Toxicité des plantes par le Cu et Zn (utilisés pour l'alimentation des volailles)	? Inondations, eutrophisation (lessivage des nitrates et phosphates des déjections) ? Développement d'algues étouffant d'autres espèces (mousses, lichens)	? Diminution de la biodiversité (perte d'espèces par empoisonnement), ? Toxicité des nitrates des déjections ? Problèmes respiratoires, conjonctivite sur la santé humaine	? Emission des gaz à effet de serre (CO2,N2O CH4,NH3) ? Evaporation dans l'atmosphère des composés acides tels que : H2SO4 OU HNO3, le NH3 est converti en NH4^+ soluble(Portejoie., 2002).

Source : Bonny (1994)

La figure 25 nous présente le processus de transport de l'azote et du phosphate dans les systèmes agricoles.

Figure 25: Entrées, sorties et processus de transport de l'azote et du phosphore dans les systèmes agricoles.

Source : Carpenter(1998) et Sharpley (1999)

Vu l'importance des lisiers et des impacts que ceux-ci présentent dans l'environnement, il serait important de procéder à des mesures préventives.

1.39. 2.7-Mesures préventives

Les mesures préventives sont importantes pour anticiper les différentes éventualités qui peuvent découler du manque d'attention et de planification de la gestion quotidienne. Cependant, il est important de noter que les tâches d'une production commencent avant que les animaux arrivent dans les installations. Ainsi, la période de lavage et de désinfection des installations de production est toujours nécessaire pour abaisser la charge bactérienne.

Pendant la période de production, différentes tâches quotidiennes sont à effectuer, telles que la vérification des abreuvoirs, des mangeoires, des cages, le retrait des animaux malades ou morts, la qualité de l'eau, des aliments frais. D'ailleurs, des inspections régulières à l'intérieur et à l'extérieur des bâtiments permettent d'identifier la présence des rongeurs, d'oiseaux sauvages et de moustiques ; afin de prévenir les épidémies de maladies infectieuses transmises aux oiseaux de production.

Le tableau 5 nous indique les différents types de problèmes qui peuvent être liées à une mauvaise gestion des déjections avicoles et des solutions qui y sont proposées.

Tableau 5: Problèmes et mesures préventives dans la production de lisiers de poules pondeuses

Facteur	Problème	Solution
La température	Facteur très important qui permet une décomposition plus rapide de la matière organique, et qui déclenche une production très importante de gaz.	Gérer la température dans le bâtimentpour éviter la production de gaz
L'humidité	Liée avec la température, peut produire des problèmes sur la santé des personnes et animaux	Améliorer la ventilation sans affecter le confort des animaux
L'eau	Ecoulement de l'eau avec les excréments qui peut augmenter la production des nuisances olfactives	Vérifier en permanence l'installation de l'eau propre (dans les tâches du travailleur)
Les maladies	Maladies digestives qui peuvent générer des diarrhées et déclencher de mauvaises odeurs	Identifier le problème et traiter immédiatement
La nourriture	Présence de toxines dans la nourriture qui peuvent causer des problèmes digestifs	Vérifier la qualité de la nourriture, et l'entreposage avec une bonne ventilation
La Ventilation	Mauvaise ventilation qui peut présenter des problèmes de maladies respiratoires, et par conséquent affecter la coquille	Avoir ou améliorer le système de ventilation pour éviter l'accumulation des gaz
Les déjections	Mauvaises conditions de stockage, mauvaise gestion. Présence de moustiques	Utilisation des équipements appropriés qui permettent de maintenir au sec la production du fumier

Source : Burbano (2017)

1.40. 8-Etat de l'art

1.41. 2.8.1-Différents types de digesteurs

Les digesteurs sont des infrastructures constituées principalement d'une ou plusieurs cuves de fermentation dans lesquelles se produit le biogaz grâce à un procédé de méthanisation des matières organiques. Le temps nécessaire pour le traitement de ces différentes formes de déchets varie selon leurs catégories. De même, les types de digesteurs convenables sont différents.

- Les digesteurs de type discontinu

- Les digesteurs de type continu

A) Digesteurs de type discontinu

Ce premier système n'est plus développé actuellement parce qu'il nécessite trop de maintenance (chargement et vidange). En effet, les digesteurs de type discontinu ne permettent pas un chargement et une extraction continue du substrat et de l'effluent. Les déchets peuvent y passer une longue durée de fermentation. Ces digesteurs ont la

Particularité d'avoir un fonctionnement par cycle : une opération de chargement, la période de fermentation jusqu'à épuisement du substrat et une opération de déchargement. Ainsi, la production de gaz n'est pas continue dans le temps, car le digesteur ne pourra produire du gaz ni pendant le chargement et le début de la fermentation, ni pendant le déchargement. Ce type de digesteur est adapté aux produits solides. Il est surtout utilisé pour des produits à forte teneur en matière sèche, comme les fumiers. Ces matières organiques exigent une longue durée de fermentation dans les cuves. Lorsque le besoin en gaz est continu dans le temps, il faut envisager la mise en place de plusieurs digesteurs n'ayant pas les mêmes périodes de production de gaz.

üDigesteurs discontinus à gazomètre combiné

La figure 26 donne un aperçu de ce type de digesteurs. Ils comportent :

Ø Une cuve de fermentation parfaitement étanche à l'air et à l'eau. Elle est le plus souvent construite en dessous du niveau du sol ;

Ø Le gazomètre, qui stocke le gaz produit, est métallique et peut coulisser le long d'un axe central fixe. Le mouvement du gazomètre le long de l'axe permet de réguler la pression du gaz. Il s'élève au fur et à mesure que le gaz est produit.

Ø Un orifice de récupération du gaz produit.

Figure 26: Digesteur de type discontinu à gazomètre combiné

Source : www.fao.org/3/ah810f/AH810F13.htm http://www.fao.org/3/ah810f/AH810F13.htm

üDigesteurs discontinus à gazomètre séparé

Ces digesteurs discontinus sont les mêmes que ceux à gazomètre combinés à la différence que le gazomètre est ici séparé de la cuve de fermentation. Le gaz produit est conduit directement à travers des canalisations vers le gazomètre.La figure 27 donne un aperçu.

Figure 27: Digesteur discontinu à gazomètre continu

Source: www.fao.org/3/ah810f/AH810F13.htm http://www.fao.org/3/ah810f/AH810F13.htm

Ces systèmes conviennent surtout dans les cas où l'on a besoin d'une production continue du gaz avec une disponibilité de substrat essentiellement composé de matières pailleuses. Le système est alors organisé de façon que les périodes de production des différents digesteurs soient différées, permettant ainsi une disponibilité permanente du gaz dans le gazomètre.

B) Digesteurs de type continu

Ce sont les plus nombreux et les plus développés actuellement. Ces digesteurs qui traitent un substrat n'excédant pas 15% de matière sèche (MS) sont les systèmes les plus variés, de plus, sophistiqués. Ce type de digesteur peut être adopté facilement du fait qu'il ne nécessite pas trop de travail au cours de la charge et vidange et ne sont interrompus que pour nécessité de nettoyage. Le temps de fermentation des déchets dans ce type de ce digesteur est relativement court. Ils conviennent particulièrement aux substrats liquides : boues de station d'épuration, déjections animales, résidus liquides d'usine. La production de gaz dans ces digesteurs ne subits aucune interruption tant que le substrat est fourni régulièrement.

C) Technologies identifiées dans le modèle industriel pour la digestion des lisiers

Dans l'industrie, les besoins en gaz sont généralement continus et les digesteurs de type continu sont généralement utilisés pour cette raison. Ils sont les plus utilisés et les plus développés actuellement.

Dans la sous-région Afrique- centrale, les digesteurs continus les plus utilisés sont des digesteurs de type chinois et les digesteurs de type indien en raison de leur simplicité de mise en oeuvre et de faible cout. En plus de ces deux types de digesteurs, les digesteurs à piston sont adaptés pour la production industrielle.

üModèle chinois

Ces digesteurs ont vu le jour avec le savoir-faire des chinois en la matière. Ils ont la souplesse de convenir à toute la matière organique biodégradable. Ce type de digesteurs offre l'avantage d'une durée de vie assez longue (25 ans au moins) et d'un entretien facile. Il se construit entièrement sous le niveau du sol et comporte :

Ø Des orifices d'entrée et de sortie de matière, débouchant dans la cuve de fermentation.

L'orifice d'entrée est légèrement plus haut (20 cm environ) que celui de sortie des matières,

Ø Un couvercle amovible permettant des interventions humaines dans la cuve de fermentation. Ces digesteurs peuvent convenir aux petites installations ou aux grandes installations à usage communautaire qui permettent d'alimenter en combustibles des machines ou unités industrielles ;

Ø Un compartiment de fermentation parfaitement étanche à l'eau et à l'air. Le dôme est fixé et le gaz s'accumule dans la voute maçonnée. La pression varie avec la production et l'utilisation du gaz produit. La régulation de la pression se fait par refoulement du substrat dans la chambre de sortie ;

Ø Un tuyau d'évacuation du gaz.

La figure 28 illustre un méthaniseur de type chinois.

Figure 28: Schéma d'un digesteur continu, model chinois.

Source : www.fao.org/3/ah810f/AH810F13.htm

üModèle indien

Comme son nom l'indique, ce digesteur a vu le jour en Inde. Il convient aux déjections animales et plus particulièrement à la bouse de vache. La figure 29 nous en donne un aperçu.

Il est construit en dessous du niveau du sol et est pourvu :

- D'une cuve de fermentation étanche à l'eau et à l'air, à l'intérieur duquel se produit le biogaz en anaérobiose ;

- D'un gazomètre métallique incorporé au digesteur et coulissant le long de l'axe central fixe.

Le gazomètre s'élève avec la production du gaz et permet d'avoir une pression constante de celui-ci.

- De deux orifices d'entrée et de sortie des matières débouchant à mi-hauteur dans la cuve de fermentation ;

- D'un tuyau de récupération du gaz produit.

Figure 29: schéma d'un digesteur continu, model indien.

Source : www.fao.org/3/ah810f/AH810F13.htm http://www.fao.org/3/ah810f/AH810F13.htm

§ Modèle PISTON

Figure 30: Digesteur à piston horizontal

Source : www.fao.org/3/ah810f/AH810F13.htm

1.42. 2.8.2 - Comparaison des digesteurs industriels

Le tableau 6 présente la comparaison de chaque modèle de digesteurs.

Tableau 6: Comparaison des digesteurs

Types de digesteurs	Comparaison
	Avantages	Inconvénients
Modèle chinois	· Sa construction est simple, ne nécessite pas de métal et requiert 40% de main d'oeuvre que celle de type indien. · Des artisans locaux peuvent facilement être formés à la construction du digesteur. · Le faible cout de construction ; · Aucune pièce en acier · Longue durée de vie (20ans ou plus) ; · Construction souterraine ayant la possibilité de remédier la variation de la température et d'éliminer les effets de changement climatique	· Nécessite un savoir-faire pour construire le dôme et rendre étanche le digesteur. · Souvent porosité et fissure du gazomètre ; · Pression du gaz variable.
Modèle indien	· Le savoir- faire requis pour la construction de la partie principale du digesteur est relativement simple. · Construction et exploitation facile ; · Pression du gaz constante ; · Volume du gaz stocké évident ; · Peu d'erreurs dans la construction.	· Beaucoup de main d'oeuvres requise pour la construction de ce type de digesteur. · Nécessite un équipement pour la construction du gazomètre. · Cout élevé de construction du gazomètre ; · Beaucoup de pièces d'acier exposées à la corrosion ; · Courte d'urée de vie ; · Cout d'entretien réguliers dus à la peinture.
Type Piston	· Meilleure agitation du substrat dans le digesteur.	· Nécessite un investissement lourd au départ.

Source : Moletta, 2008.

1.43. 2.9- Choix du système

Les modèles chinois et indien peuvent être utilisés dans ce cas car ces digesteurs sont presque similaires et sont beaucoup plus utilisés en Afrique. Dans notre étude, le modèle chinois est choisi pour sa simplicité et sa longue durée de vie (25 ans au moins). Il a aussi la souplesse de convenir à toutes les matières organiques biodégradables.

Conclusion

Ce chapitre a consisté à montrer l'importance de valoriser le biogaz à travers ses différentes filières qui a un intérêt économique et environnemental. Cette étape franchie, il est important de définir le cadre méthodologique détaillé, comment allons-nous procéder pour évaluer et valoriser notre potentiel méthanogène sur lequel repose ce travail de recherche. Le chapitre suivant s'y consacre entièrement.

CHAPITRE 3 : APPROCHE MÉTHODOLOGIQUE D'ÉVALUATION ET DE VALORISATION DU POTENTIEL MÉTHANOGÈNE

Introduction

Ce chapitre permet de présenter le matériel et la méthodologie de dimensionnement utilisée pour la mise en place d'une unité de biométhanisation à la ferme avicole Henri et frères.

1.44. 3.1- Matériel de collecte des données

Le matériel utilisé pour cette étude est varié et dépend des objectifs fixés. Les outils employés dans cette exploration sont multiples :

- un appareil photographique numérique de marque kodak 12 megapixels qui a permis de prendre certaines vues des différents éléments pour illustrer l'étude,

- des blocs notes et des formats A4 pour la prise des notes sur le terrain,

- bic et support ayant servis à prendre des notes importantes de terrain au cours de la phase d'observation,

- un laptop de marque hp a été utilisé pour le stockage, la conservation, la recherche sur internet et l'exploitation des données recueillies sur le terrain,

- une blouse blanche et une paire de bottes pour accéder à la ferme,

- un GPS pour la localisation de la zone d'étude,

- un téléphone portable de marque lenovo pour certaines prises de vues,

- des pelles et des truelles pour le mélange de lisiers avec de l'eau,

- des gants et des cache-nez pour se protéger lors des descentes à la ferme.

3.2- Approche globale

Cette partie traite des procédés méthodologiques ayant été utilisés pour atteindre les objectifs poursuivis par cette recherche. Ses articulations sont la présentation de la ferme avicole qui a été faite dans le chapitre 1. Et enfin, la technique d'analyse des données et le dimensionnement de notre unité de biométhanisation.

3.3- Reconnaissance de terrain

Elle a permis de prendre contact avec le site, d'avoir une idée des problèmes à résoudre par l'étude, de prendre contact avec les personnes ressources afin de mieux collecter les données.

3.4- Méthodes de collecte des données

Pour la collecte des données, la démarche méthodologique adoptée a consisté à la recherche documentaire, la recherche cartographique et la phase de collecte des données sur le terrain.

3.4.1- Recherche documentaire

La recherche documentaire a été effectuée simultanément dans la bibliothèque de l'ENSTP et sur Internet à travers des moteurs de recherche et des sites spécialisés. Les travaux traitant notre problématique de recherche ou ayant un lien avec celle-ci ont été répertoriés et lus. Cette phase s'est déroulée tout au long de notre travail et nous a permis de recenser, d'étudier et d'analyser la plupart des ouvrages scientifiques, techniques et rapports d'études environnementaux pouvant enrichir notre recherche. Cette recherche a également permis de mieux situer le travail à faire par rapport aux nombreux autres travaux effectués qui ont porté sur le thème valorisation des éffluents d'élevage.

3.4.2- Observations

Des visites au sein de la ferme et de ses alentours, nous ont permis d'évaluer l'ampleur de la problématique des lisiers de poules pondeuses et de se faire une idée générale sur la quantité d'éffluents émis dans le milieu d'étude. D'après Fortin (1996), « le but de l'observation est de décrire les comportements d'une situation sociale donnée (personne, lieu, évènement) afin d'en extraire des typologies ou encore elle permet de repérer le sens de la situation sociale au moyen de l'observation participante ».

Dans le cadre de cette étude, l'observation a consisté, à faire une analyse de la gestion des lisiers au sein de la ferme afin de toucher du doigt la situation qui prévaut sur le terrain et les impacts que ces derniers ont sur le milieu naturel.

Bref ces observations faites nous ont permis de vivre le quotidien des usagers de la ferme afin de pouvoir comprendre, décrire, expliquer, analyser, interpréter et de se faire une idée générale sur la manière dont le traitement des lisiers se fait au sein de la ferme.

3.4.3- Entretiens

Ils ont eu lieu avec des personnes ressources comme le directeur de la ferme, le chef du personnel, le vétérinaire et des ouvriers de la ferme. Ces personnes ont été interviewées sur l'organisation et le fonctionnement de la ferme.

1.45. 3.4.4-Phase de collecte des données sur le terrain

Elle s'est déroulée pendant la rédaction du mémoire. Pour la collecte des données, nous avons eu recours aux entretiens avec le personnel de la ferme et des observations directes à l'intérieur et autour de la ferme.

1.46. 3.5- Choix du modèle pour la mise en place d'une unité de biométhanisation

Le choix du modèle chinois choisi pour notre étude est dû au fait que :

- sa durée de vie est longue (25-50 ans),

- les matériaux souvent disponibles localement (ciment, briques, parpaings, sable, gravier),

- peu de maintenance (absence de corrosion), enterré,

- peu de dommages dus aux intempéries extérieurs et

- peu d'influence liée à la variation de température.

Le modèle chinois choisi est illustré par la figure 31.

Figure 31: Schéma en plan d'un digesteur continu, modèle chinois

1.47. 3.6- Estimation des lisiers produits dans une ferme avicole

Il sera question ici d'estimer la quantité journalière de lisiers produits par poule pondeuse, la production volumique de biogaz dans le digesteur et le volume total du digesteur des lisiers.

1.48. 3.6.1- Quantité journalière de lisiers produits

La détermination de la quantité journalière de lisiers produite dans la ferme se fera par application de la formule :

Q_jl = n. m_jp(1)

avec :

Q_jl: Quantité journalière de lisiers produits par les poules pondeuses (kg/j);

n:taille de la volaille (ples);

m_jp: masse journalière de lisiers produits par une poule pondeuse (kg/j/ple).

1.49. 3.6.2- Production volumique du biogaz dans le digesteur

La production volumique du biogaz dans le digesteur est donnée par la relation :

avec :

S : charge volumique (kg MO/??³j);

TRH : temps de rétention hydraulique (j) ;

K : constante d'inhibition spécifique pour un substrat donné ;

u_m: taux de croissance journalier des microorganismes ( ).

1.50. 3.6.3- Débit volumique de l'effluent et Volume total du digesteur

Le débit volumique de l'effluent et le volume total du digesteur sont déterminés à partir des formules suivantes :

Q (3)

Avec :

Q : débit volumique de l'effluent (??³/j);

x : ratio du mélange avec l'eau (sans unité) ;

ñ_s : masse volumique du substrat (kg/m³) ;

V_D : Volume total du digesteur (m³).

1.51. 3.6.4- Production du biogaz et du digestat

Le volume du substrat est déterminé à partir de la formule suivante :

V = Q.TRH (5)

Le volume du biogaz quant à lui est obtenu grâce à la formule ci-après :

= ñ_v. V (6)

Avec :

G : volume du biogaz (??³) ;

V : Volume du substrat (??³).

Le volume du biogaz et du digestat est déterminé avec la formule suivante :

Avec :

t : coefficient de remplissage des lisiers dans le digesteur ;

).

Enfin, le volume du digestat est obtenu d'après la formule ci-après

Avec :

1.52. 3.6.5- Dimensionnement de l'entrée des lisiers et de la sortie du digestat Certains paramètres sont à déterminer :

ü Volume journalier de lisiers (??³/j)

Avec :

V_jl: Volume journalier de lisiers (??³/j) ;ñ_s: masse volumique du substrat (kg/m³).

ü Volume de la chambre d'entrée des lisiers

La chambre d'entrée des lisiers est de forme parallélépipédique. Ce qui fait que sa longueur est déterminée à partir de la formule suivante :

Avec :

L_ce : longueur de la chambre d'entrée (m);

l_ce: largeur de la chambre d'entrée (m);

??_ce: hauteur de la chambre d'entrée (m).

ü Volume de la chambre de sortie du digestat

Avec :

V_CS: Volume de la chambre de sortie du digestat (??³) ;

: Pourcentage des autres constituants dans le biogaz.

La chambre de sortie du digestat est également de forme parallélépipédique. Ce qui fait que sa longueur est déterminée à partir de la formule suivante :

Avec :

L_cs : longueur de la chambre de sortie du digestat(m) ;

l_cs: largeur de la chambre de sortie du digestat (m);

??_cs: hauteur de la chambre de sortie du digestat (m).

1.53. 3.6.6- Dimensionnement du rayon et de la hauteur du digesteur

Le rayon du digesteur est déterminé en fixant sa hauteur vue qu'il est de forme cylindrique grâce à la formule suivante :

Avec :

r : rayon du digesteur (m) ;

?? : hauteur du digesteur (m).

Conclusion

Une fois le matériel de collecte des données sur le terrain présenté et les différentes formules ainsi établies pour le dimensionnement de notre unité de méthanisation, il serait important de préciser les résultats permettant la mise en place de notre unité de méthanisation à la ferme dont le chapitre 4 s'y consacre.

CHAPITRE 4 : ÉVALUATION ET VALORISATION ÉNERGÉTIQUE DU POTENTIEL MÉTHANOGÈNE DE LA FERME

Introduction

Dans ce chapitre, il est question d'évaluer le potentiel méthanogène dans un premier temps et ensuite de faire une valorisation énergétique de ce dernier.

1.54. 4.1- EVALUATION DU POTENTIEL METHANOGENE DE LA FERME

4.1.1- Détermination de la quantité de lisiers de la ferme

La quantité journalière de lisiers produite par une poule pondeuse à la ferme, est estimée à partir de l'équation (1) et son résultat est présenté dans le tableau 7.

Tableau 7: Calcul de la quantité journalière de lisiers produite

Données de base	Valeurs	Unités
n	39 200	ples
mjp	0,0213	kg/j/ple
Donnée calculée	Valeur	Unité
Qjl	834, 96	kg/j

4.1.2- Quantité de biogaz produite à partir des lisiers de poule pondeuse

L'équation (2) permet d'estimer la production volumique du biogaz dans le digesteur dont le résultat est présenté dans le tableau 8.

Tableau 8: Calcul de la production volumique de biogaz

Données de base	Valeurs	Unité
B0	0,25	m^3CH4 /kg MO
S	133,9	kg MO/??^3/j
TRH	30	j
K	0,8036	-
um	0,326
Donnée calculée	Valeur	Unité
ñõ	1,03

4.1.3- Débit volumique de l'effluent et volume total du digesteur

Les équations (3) et (4) ont permis de déterminer respectivement le débit volumique de l'effluent et le volume total du digesteur dont les résultats sont consignés dans le tableau 9.

Tableau 9: Calcul du débit volumique de l'effluent et du volume total du digesteur

Données de base	Valeur	Unité
Qjl	834, 96	kg/j
x	1	-
????	1 043,3	kg/??^3
Données Calculées	Valeur	Unité
Q	1,6	??^3/j
VD	97,07

4.1.4- Production du biogaz

Le volume du substrat, le volume du gazomètre, le volume du mélange biogaz et digestat et le volume du digestat sont déterminés respectivement à partir des équations (5), (6), (7) et (8). Le tableau 10 présente les résultats de calcul.

Tableau 10: Calcul du volume du substrat, volume du biogaz et le volume du méthane

Données de base	Valeur	Unité
Q	1,6	??^3/j
TRH	30	j
ñõ	1,03
t	2/3	-
Données calculées	Valeur	Unité
V	48
G	49,44
G	1,648	/j
	64, 71
	0,51

4.1.5- Entrée des lisiers et de la sortie du digestat

Les longueurs d'entrée des lisiers et de sortie du digestat sont déterminées en fixant les paramètres tels que la largeur et la hauteur. Pour cela, les résultats de calcul sont présentés dans le tableau 11 en utilisant les équations (9) à (12).

Tableau 11: Résultat du calcul des paramètres d'entrée des lisiers et de sortie du digestat

Données de base	Valeur	Unité
Qjl	834, 96	kg/j
????	1 043,3	kg/??^3
ce	1	m
ce	0,8	m
VD	97,07
TRH	30	j
	40	%
cs	1,2	m
cs	0,9	m
Données calculées	Valeur	Unité
??jl	0,8	??^3/j
Lce	1	m
Vcs	1,29	??^3/j
Lcs	1,19	m

4.1.6- Rayon et hauteur du digesteur

Le tableau 12 présente les résultats de calcul du rayon et de la hauteur du digesteur obtenus à partir de l'équation (13).

Tableau 12: Calcul du rayon et de la hauteur du digesteur

Donnée de base	Valeur	Unité
VD	97,07
Données calculées	Valeur	Unité
	3	m
r	3,21	m

Une fois les résultats obtenus, nous allons présenter le prototype

1.55. 4.2- Présentation du prototype de biodigesteur pour la ferme

Le prototype qui est un biodigesteur à dôme fixe, convient le mieux au contexte du Cameroun. Sa durée de vie est évaluée à quarante (40) ans. La figure 32 présente la vue en plan et la coupe A-A du biodigesteur proposé en 2D.

Figure 32: Coupe A-A du biodigesteur

La figure 33 présente les dimensions et parties du biodigesteur en 2D.

Figure 33: Méthaniseur en plan coupe B-B

Les figures 34 et 35 présentent respectivement les vues de dessus et éclatée en 3D du biodigesteur.

Figure 34: Vue de dessus en 3D du biodigesteur

Figure 35: Vue éclatée en 3D du biodigesteur

La figure 36 présente le biodigesteur en 3D.

Figure 36: Rendu en 3D partiel du biodigesteur

Une fois le biodigesteur conçu, dimensionné et présenté. Pour une meilleure efficacité du biogaz, il serait important de l'épurer.

1.56. 4.3- Epuration du biogaz produit

En plus du méthane, certains gaz comme le NH₃, le CO₂, le H₂S et la vapeur d'eau composent le biogaz et doivent être épurés avant utilisation (Pouan, 2011). Il existe des techniques d'épuration du biogaz qui sont :

- les pièges à eau pour capter la vapeur contenue dans le biogaz,

- la limaille de fer pour capter le H₂S ; elle se noircit lors de l'épuration et peut être régénérée à l'air,

- le charbon de bois pour capter l'ammoniac (NH₃),

- la chaux vive pour capter le CO₂ ; la consommation est d'environ 2,5 kg de chaux vive par mètre cube de CO₂.

La figure 38 présente un exemple de dispositif de piégeage à eau.

Figure 37:Piégeage à eau

Source : Pouan (2011)

Selon la figure 38, après avoir capté le biogaz brut, il passe d'abord dans le mélange eau et de soude afin de le purifier selon les équations suivantes :

CO₂ + NaOH NaHCO₃ soluble

H₂S + NaOH Na₂S soluble

Dans notre cas où le biogaz sera utilisé pour l'énergie à la ferme, nous choisissons des mesures simples d'épuration du biogaz. Nous avons décidé d'utiliser un piège à eau pourque l'eau ne bouche pas les conduites en se condensant. Un épurateur avec de la limaille de fer et du charbon de bois est prévu pour éliminer le H₂S et l'ammoniac car ces derniers sont responsables de nuisances olfactives.

D'autres techniques d'épuration plus sophistiquées sont présentées dans le tableau13.

Tableau 13: D'autres techniques plus sophistiquées d'épuration du biogaz

Catégories	Techniques	Molécules retenues
Epuration par refroidissement	Condensation le long des conduites	H2S, H2O
	Séchage par refroidissement	H2O
	Réfrigération à - 25 °C	H2O, siloxanes, composés halogénés, H2S.
Epuration par injection d'un composant	Injection de chlorure de fer	H2S
Epuration par voie biologique	Ajout d'air ou d'oxygène	H2S
	Filtre biologique	H2S
Epuration par adsorption	Adsorption sur charbon actif ou au graphite	Siloxanes, composés halogénés, H2S
	Adsorption sur silicagel	H2O, siloxanes
	Adsorption sur tamis moléculaire	H2O, Siloxanes, composés halogénés, H2S

Source: Pouan (2011)

Conclusion

Après avoir présentés les résultats du dimensionnement et le prototype de notre unité de méthanisation adapté à la ferme. Puis nous avons proposé les différentes étapes d'épuration du biogaz produit. Pour cela, une étude de rentabilité financière et environnementale sera faite en vue de savoir si ce projet est réalisable ou non dans le chapitre 5.

CHAPITRE 5 :ÉTUDE DE RENTABILITÉ FINANCIÈRE ET ENVIRONNEMENTALE DU PROJET

Introduction

Cette partie consistera à présenter la rentabilité et l'évaluation des coûts financiers de mise en place de notre biodigesteur et du lit de séchage des lisiers à la ferme Henri et Frères. Puis, d'évaluer la rentabilité environnementale.

1.57. 5.1-Définition de quelques concepts

a)La rentabilité est la capacité d'un capital placé à générer les revenus. Elle permet grâce aux calculs des ratios d'apprécier la situation de l'entreprise à un moment donné. Une entreprise est rentable lorsqu'elle est capable d'assurer la rémunération des apporteurs des capitaux et du travail (Actionnaires et salariés).

b)L'évaluation financière des projets d'investissement (PI) est l'étude d'un ou de plusieurs projets permettant d'analyser leur viabilité en fonction des conditions internes et externes d'une entreprise.

c) Le retour sur investissement (ROI): est un indicateur en matière financière. En effet, Il sert à mesurer le temps qui sépare l'investissement de la récupération cumulée du même montant.

d) Gain des ménages : Forme de capital perçu par les ménages au profit de la vente des biodéchets.

1.58. 5.2-Présentation des critères d'évaluation de la rentabilité

Une étude de rentabilité financière comprend en général :

§ la définition du projet d'investissement ;

§ l'estimation des coûts du projet d'investissement et des revenus pour le gestionnaire ;

§ le calcul de la valeur actuelle nette et de l'indice de profitabilité, qu'on fera suivre d'analyses et interprétations ;

§ l'estimation du temps de retour sur investissement.

1.59. 5.3-Investissement

C'est une proposition d'action qui, à partir de l'utilisation des ressources et des moyens disponibles, considère possible d'obtenir des profits. Ces bénéfices, qui ne sont pas certains, peuvent s'obtenir sur le court, moyens et long terme. Les investissements qui seront en toute occurrence réalisée, et par toutes les mesures qui seront mises en oeuvre sur le site de compostage feront l'objet d'une évaluation.

Dans cette partie, il est question d'étudier la rentabilité du biodigesteur réalisé précédemment, afin de savoir si ce dernier est rentable ou non rentable. A cet effet, nous avons jugé important de procéder à une évaluation financière et économique de cet investissement.

D'une part, l'étude financière permet d'évaluer la rentabilité des capitaux investis. Sur la base des informations disponibles, l'analyse financière permet de savoir si le concepteur peut recouvrer les fonds investis à partir des recettes générées par le projet. D'une part, l'étude économique vise à apprécier la contribution du projet au développement économique du pays (Trazié, 2007).

1.60. 5.4- Concept général de la rentabilité et du caractère de l'investissement

La rentabilité est un facteur commun de toutes les activités de production qui mesure le revenu et les ressources employées pour l'obtenir (Amirouche et Bendenni, 2017).

L'investissement est toujours un pari sur l'avenir. Il consiste en l'engagement de capitaux qui représentent la dépense initiale, en vue de dégager des flux financiers dont la somme expirée est supérieure à la dépense initiale. A priori, un investissement productif n'est souhaitable que s'il permet de créer une valeur économique du moins égale à la valeur des ressources que nécessite sa réalisation (Amirouche et Bendenni, 2017).

Le développement du projet de mise en place d'un biodigesteur dans le but de produire respectivement du gaz naturel, de l'électricité et du compost est une opportunité, à cause de la quantité d'engrais biologique productible et de gaz naturel produite par an pour une ferme renfermant 39 200 poules pondeuses et qui pourrait être commercialisé à hauteur de 80 F CFA le kilogramme. Ceci démontre à suffisance que cet investissement dans ce projet est un investissement productif et il reste donc à savoir si le projet est rentable.

1.61. 5.4.1- Caractéristiques du projet d'investissement

Quel que soit sa nature, chaque projet d'investissement peut être caractérisé par :

- le capital investi (I₀) ;

- le Cash-Flow (CF) et

- la durée de vie du projet.

1.62. 5.4.2- Capital investi

C'est l'ensemble des dépenses nécessaires pour la réalisation du projet.

1.63. 5.4.3-Cash-Flow

C'est la différence entre les recettes et les dépenses induites par le projet d'investissement. Elle est donnée par la formule :

Cash-Flow = Recettes - Dépenses

= Résultats nets + Dotation aux amortissements + (Récupération de la variation du BFR + Valeur résiduelle nette d'impôts) (14)

1.64. 5.4.4-Durée de vie du projet

C'est la durée de vie économique du bien acquis. Dans le cas du biodigesteur, la durée de vie correspond à la période qui s'écoule depuis sa date de mise en service jusqu'à l'apparition des dégradations nécessitant un entretien. Nous allons étaler ce projet sur trente ans et cette durée sera un facteur pour renforcer et soutenir notre rentabilité.

Cette durée de trente ans permettra de récupérer rapidement les fonds investis. Mais en réalité, il s'agit d'un projet à durée indéterminée.

1.65. 5.4.5-Evaluation de la rentabilité économique et financière du projet

Avant de mettre en exécution le projet, il faut d'abord l'évaluer financièrement. Dans notre cas, l'évaluation financière repose sur les critères suivants :

- Valeur Actuelle Nette (VAN) ;

- Indice de profitabilité (Ip) ;

-Taux de Rendement Interne (TRI) et

- Délai de Récupération Actualisé (DRA).

1.66. 5.4.5.1-Valeur Actuelle Nette (VAN)

Egalement appelé bénéfice actualisé d'un projet,elle correspond à la différence entre la somme des cash-flows actualisés et le montant initialement investi (Koëhl, 2003). Elle mesure la création de valeur du projet et est représentée par la formule suivante :

Tel que :

§ CF_t: Cash - Flow généré par le projet à la période t;

§ : l'année d'exploitation en cours ;

§ i : le taux d'actualisation ;

§ n : la durée de vie du projet en année ;

§ I₀: l^'investissement initial.

Le taux d'actualisation est le taux de rentabilité minimal défini par l'investisseur. Il représente le taux d'intérêt dont on se sert pour déterminer la valeur actuelle d'un montant futur.

Dès lors, un projet sera retenu si sa VAN est positive, c'est-à-dire s'il est rentable financièrement, en d'autres termes créateur de valeur.

Autrement dit, la VAN correspond au surplus monétaire dégagé par le projet après avoir récupéré les parts du capital initialement investi.

1.67. 5.4.5.2-Indice de profitabilité (Ip)

Selon Mourgues (1999), l'Ip est défini comme « le rapport entre la somme des Cash-Flows actualisés et le montant initial de l'investissement ». Sa formule est la suivante :

Il permet de mesurer le gain que rapporte une unité monétaire investie dans un projet (Mourgues, 1999).

L'Ip présente tous les avantages de la VAN et constitues-en plus un indicateur relatif, car mesurant l'enrichissement par unité monétaire investi.

Tout projet devient acceptable lorsque le montant de l'indice de profitabilité devient supérieur à un (1), c'est-à-dire que la VAN par unité monétaire investie devient positive (Mourgues, 1999).

1.68. 5.4.5.3-Taux de Rendement Interne (TRI)

C'est le taux d'actualisation « i » pour lequel :

- la somme des Cash-Flows actualisés est égale au montant du capital investi ;

- la VAN est nulle c'est-à-dire égale à zéro (0) ;

- il y'a équivalence entre le capital investi et les Cash-Flows générés par le projet ;

- l'indice de profitabilité est égale à l'unité.

Dans le cas où le TRI est obtenu par des essais successifs, on doit déterminer la VAN dont les signes sont différents (une positive et l'autre négative) et correspondants à des taux d'actualisation dont la différence n'excède pas deux points (Monther, 2004). Il s'agira ensuite de faire une interpolation linéaire en utilisant la formule suivante :

Avec :

i₁: taux d^'actualisation1;

i₂: taux d^'actualisation 2;

VAN(i₁): VAN au taux d^'actualisation 1;

VAN(i₂): VAN au taux d^'actualisation 2 (Monther, 2004).

Logiquement, le TRI représente le taux que l'investisseur va percevoir en moyenne chaque année sur les fonds restant investis ; l'investissement initial étant progressivement recouvré. Le projet est accepté dans le cas où le TRI est supérieur au coût du capital investi.

1.69. 5.4.5.4-Délai de Récupération Actualisé (DRA)

C'est la durée nécessaire pour la récupération du capital investi ou encore le nombre d'années nécessaires pour reconstituer le capital investi (Mourgues, 1999). Le calcul du délai de récupération actualisé consiste à utiliser la formule suivante :

Il permet d'appréhender le délai nécessaire à la récupération du capital investi, en le comparant aux flux cumulés de trésorerie (Mourgues, 1999). Plus le DRA est court, plus le projet est rentable (Mourgues, 1999).

1.70. 5.5- Evaluation de la rentabilité du projet

1.71. 5.5.1- Caractéristiques du groupe 

Le tableau 14nous présente les caractéristiques du groupe choisis pour la cogénération avec les caractéristiques ci-dessous.

Tableau 14: Caractéristiques du groupe pour la cogénération

Type de moteur	MG-60
Puissance électrique (kwe)	63
Puissance thermique (kw)	86
Consommation énergétique (kw PCI)	179
Rendement électrique	35,2
Rendement cogénération	83,2

Source : Kouraogo (2016)

- Calcul de l'énergie pouvant être produite par le biogaz

Le PCI du méthane est de 9,7 kw/ m³ d'après la figure 9 et la formule ci-après permet d'estimer le pouvoir calorifique inférieur dans le biogaz :

PCI _biogaz =P_mb .PCI méthane(19)

- Consommation spécifique du groupe :

Avec :

A cette condition, la puissance électrique est 63 kw ce qui nous donne 1 heure de fonctionnement de 63 kwh d'énergie produite.

Si on choisit ce groupe, on sait qu'il consomme 30, 76 Nm³ par heure pour 63 kwh électrique.

On veut maintenant la consommation qui donne 1 kwh électrique on aura :

63 kwh ----------- 30,756 m³

1kwh ----------- X? (21)

Avec ses données, nous pouvons déterminer combien le kilowattheure d'énergie la centrale peut produire avec un volume de biogaz de 49, 44 m^3.

La quantité d'énergie vaut :

E = (22)

Les résultats de calcul de l'énergie électrique estimée à la ferme sont présentés dans le tableau 15 en utilisant les formules des équations (19) à (22).

Tableau 15: Résultat de calcul de l'énergie pouvant être produite à la ferme

Données de base	Valeur	Unité
PCI méthane	9,7	kwh/ m^3
Pmb	60	%
		Kw de PCI
Vbg	49,44	m^3
Données Calculées	Valeur	Unité
PCI biogaz	5,82	kwh/m^3
	30, 76	m^3/ kwh
X	0, 448	Nm^3
E	110,36	kwh

Soit une production en électricité annuelle de 40281, 4 kwh avec une puissance de 63 kw.

L'électricité produite sera utilisée pour les besoins de la ferme vu que sa consommation moyenne mensuelle est de l'ordre de 2 692 kw (facture d'électricité, 2018).

La consommation journalière en énergie électrique totale pour la ferme est résumée dans le tableau 16.

Tableau 16: Consommation journalière à la ferme

Horaire (h)	Puissance (kw)	Durée de fonctionnement (h)	Consommation journalière (kwh)
00h-07h30	2, 63	7,5	19, 73
07h30-10h30	8, 22	3	24, 66
10h30-13h00	7, 65	2, 5	19, 13
13h00-15h00	2, 4	2	4, 8
15h00-20h00	6, 74	5	33, 7
20h00-00h00	2, 51	4	10, 04
Total	30, 15	24	112, 06

La consommation journalière totale en énergie électrique du système de production à la ferme AECAM est estimée à 112 kwh.

1.72. 5.5.2-Estimation du matériel de construction

Connaissant les surfaces du digesteur, de l'entrée des lisiers et de la sortie du digestat, nous allons estimer le nombre de parpaings nécessaires :

ü Digesteur

- Surface du digesteur :

Avec :

r : rayon du digesteur (en m) ;

S : surface du digesteur (en

- Surface d'un parpaing :

Avec :

§

§ : longueur d'un parpaing (en m) ;

§

- Nombre de parpaings nécessaires :

ü Entrée des lisiers

- Surface de la chambre d'entrée des lisiers :

- Nombre de parpaings de la chambre d'entrée :

ü Sortie du digestat

- Surface de la chambre de sortie du digestat :

- Nombre de parpaings de la chambre de sortie du digestat :

ü Nombre total de parpaings

A partir des équations (23) à (30), les résultats de calcul du nombre total de parpaings nécessaires pour la mise en place de l'unité de biométhanisation sont présentés dans le tableau 17.

Tableau 17: Résultat du calcul du nombre total de parpaings nécessaires

Données de base	Valeur	Unité
r	3,21	m
L	0,5	m
??	0,15	m
	1	m
ce	0,8	m
	1,19	m
	0,9	m
Données calculées	Valeur	Unité
S	32,35
	0,075
	432	-
	0,8
	22	-
	1,071
	29	-
	483	-

1.73. 5.5.3- Estimation des coûts d'investissement et des bénéfices annuels nets

A l'état actuel, la ferme Henri et frères de Mendong souffre d'une mauvaise gestion de ses lisiers et par conséquent d'une pollution permanente. Pourtant, ces lisiers déversés ou abandonnés dans la ferme, devraient plutôt être valorisés en biogaz. Alors, fort du constat d'une absence de la bonne gestion des lisiers produits à la ferme, il serait nécessaire de les valoriser en estimant ainsi la rentabilité que ces refus pourraient ramener avec un temps de retour sur investissement assez court ; et surtout le bénéfice que cela pourrait apporter sur le plan environnemental. D'où un grand profit pour la ferme.

5.5.3.1-Calcul du coût d'investissement

Ø Investissement initial

Les investissements nécessaires pour la mise en place d'une unité de méthanisation à la ferme Henri et frères sont estimés dans cette section. Ce coût d'investissement sera réalisé dès la mise en place du projet. Les tableaux 18 et 19 présentent les coûts à investir.

v Coût du matériel de fabrication du biodigesteur

Le tableau 18 nous donne un devis estimatif pour la réalisation de notre unité de méthanisation.

Tableau 18: Dévis estimatif du matériel pour la réalisation du biodigesteur

N°	Désignation	Unité	Quantité	Prix unitaire (en F CFA)	Prix total (en F CFA)
1	Pioche	U	2	3 000	6 000
2	Fer de 10	barre	32	4 000	128 000
3	Fer de 8	barre	30	2 500	75 000
4	Sable Sanaga	t	20	10 000	200 000
5	Sable carrière	t	20	5 000	100 000
6	Sable fin	t	20	7 000	140 000
7	Parpaings bourrés de 20		40	9 500	380 000
8	Sac de ciment	U	100	4 650	465 000
9	Gravier 5-15	t	20	9 500	190 000
10	Planches de coffrage	U	20	2 800	56 000
11	Lattes	U	15	1 000	15 000
12	Règles	U	10	500	5 000
13	Plafonnier	U	5	3 000	15 000
14	Pointes de 30	kg	1	700	700
15	Pointes de 60	kg	1	1 000	1 000
16	Pointes de 70	kg	1	1 200	1 200
17	Pointes de 80	kg	1	1 500	1 500
18	Truelles	ff	2	2 500	5 000
19	Brouette	U	1	25 000	25 000
20	Pelles	U	2	3 000	6 000
21	Sceau de maçon	U	3	1 000	3 000
22	Fil à plomb	U	1	2 500	2 500
23	Taloche	U	1	3 000	3 000
24	Corde (10 m)	m	10	400	4 000
25	Niveau à bulles	U	1	2 500	2 500
26	Scie à métaux	U	1	3 000	3 000
27	Tuyau en PVC Ø 110 mm	U	2	6 000	12 000
28	Tuyau PVC à pression Ø 50 - 63 mm	U	1	11 000	11 000
29	Griffe	U	1	5 000	5 000
30	Cisaille	U	1	4 000	4 000
31	Décamètre	U	1	6 000	6 000
31	Vanne d'arrêt	U	1	4 000	4 000
32	flinkote	U	4	15 000	60 000
33	Manomètre à biogaz	U	1	18 000	18 000
34	Coudes galva Ø 15 mm	U	5	300	1 500
35	Cubage du béton		5	180 000	900 000
36	Crépissage		38	3 000	97 050
37	Machine à broyer pour lisiers	U	1	500 000	500 000
38	Fouille		40	1 500
39	Eau		20	500	10 000
40	Moteur à gaz (63 kw)	U	1	21 191 625	21 191 625
41	Bruleur à biogaz	U	5	10 000	50 000
42	Suppresseur de gaz	U	1	32 500	32 500
43	Thermomètre digesteur	U	2	33 800	67 600
44	Thermomètre moteur à gaz	U	1	74 360	74 360
45	Capteur de niveau	U	2	60 000	120 000
46	Capteur de pression digesteur	U	2	51 968	103 936
47	Capteur de pression moteur à gaz	U	1	55 000	55 000
48	Transformateur de courant	U	1	18 500	18 500
Total					25 252 421

Le coût global de réalisation du biodigesteur est estimé à 25 252 421 F CFA. Réaliser un biodigesteur nous donne l'avantage de la disponibilité des pièces localement.

Le tableau 19présente le coût d'investissement pour la mise en place de l'unité de méthanisation.

Tableau 19: Estimation des coûts d'investissements pour la mise en place de l'unité de méthanisation

N°	Désignation	Unité	Quantité	Prix unitaire (en F CFA)	Prix total (en F CFA)
1	Equipements de protection individuelle	U	67	28 750	1 926 250
2	Lits de séchage des lisiers		50	150 000	7 500 000
3	Lits de stockage des lisiers		50	150 000	7 500 000
4	Pelles	U	30	2 500	75 000
				Total	17 001 250

Le coût global de réalisation est estimé 42 253 671 F CFA. Il nous revient cependant d'estimer les bénéfices annuels nets.

1.74. 5.5.3.2-Calcul des bénéfices annuels nets

Le biogaz et l'électricité produits à partir de notre biodigesteur ne pourront pas être commercialisés à cause de la présence d'une usine à l'intérieur de la ferme qui fabrique du savon, de l'éponge métallique et des allumettes.Le biogaz est utilisé pour éradiquer l'achat du gaz naturel et du bois d'échauffe afin de lutter contre la déforestation et le tarissement des ressources naturelles. Le digestat produit sera commercialisé sous forme d'engrais à raison de 80 F CFA le kilogramme et donc, 4 000 F CFA le sac de 50 kg. Ce qui fait que les revenus annuels du digestat sont estimés dans le tableau 20.

Tableau 20: Prix de vente annuel de l'engrais

Désignation	Quantité annuelle	Unité	Prix unitaire (en F CFA)	Prix total (en F CFA)
Engrais	194 210,3	kg	80	15 536 824
Electricité	40 880	kwh	50	2 044 000
Total				17 580824

1.75. 5.5.3.3-Prévisions

- durée de vie du projet, prévue pour 30 ans,

- mode d'amortissement : linéaire,

- chiffre d'affaires annuel : 17 580 824 F CFA (Hors Taxe),

- charges variables : 80 % du chiffre d'affaires (Hors Taxe).

1.76. 5.5.4- Exploitation prévisionnelle

1.77. 5.5.4.1- Estimation du bénéficeannuel net

Le tableau 21présente les différentes étapes de calcul du bénéfice net.

Tableau 21: Résultats du calcul du bénéfice annuel net

Année	Chiffre d'affaires	Charges variables	Valeur nette comptable au 31/12	Résultat avant impôt	impôt sur société	Bénéfice net
Année 1	17 580 824	14064659	23 448 480	-19 932 315	-6644105	-13 288 210
Année 2	17 580 824	14064659	22 611 034	-19 094 870	-6364957	-12 729 913
Année 3	17 580 824	14064659	21 773 589	-18 257 424	-6085808	-12 171 616
Année 4	17 580 824	14064659	20 936 143	-17 419 978	-5806659	-11 613 319
Année 5	17 580 824	14064659	20 098 697	-16 582 532	-5527511	-11 055 022
Année 6	17 580 824	14064659	19 261 252	-15 745 087	-5248362	-10 496 724
Année 7	17 580 824	14064659	18 423 806	-14 907 641	-4969214	-9 938 427
Année 8	17 580 824	14064659	17 586 360	-14 070 195	-4690065	-9 380 130
Année 9	17 580 824	14064659	16 748 914	-13 232 750	-4410917	-8 821 833
Année 10	17 580 824	14064659	15 911 469	-12 395 304	-4131768	-8 263 536
Année 11	17 580 824	14064659	15 074 023	-11 557 858	-3852619	-7 705 239
Année 12	17 580 824	14064659	14 236 577	-10 720 413	-3573471	-7 146 942
Année 13	17 580 824	14064659	13 399 132	-9 882 967	-3294322	-6 588 645
Année 14	17 580 824	14064659	12 561 686	-9 045 521	-3015174	-6 030 347
Année 15	17 580 824	14064659	11 724 240	-8 208 075	-2736025	-5 472 050
Année 16	17 580 824	14064659	10 886 795	-7 370 630	-2456877	-4 913 753
Année 17	17 580 824	14064659	10 049 349	-6 533 184	-2177728	-4 355 456
Année 18	17 580 824	14064659	9 211 903	-5 695 738	-1898579	-3 797 159
Année 19	17 580 824	14064659	8 374 457	-4 858 293	-1619431	-3 238 862
Année 20	17 580 824	14064659	7 537 012	-4 020 847	-1340282	-2 680 565
Année 21	17 580 824	14064659	6 699 566	-3 183 401	-1061134	-2 122 267
Année 22	17 580 824	14064659	5 862 120	-2 345 956	-781985	-1 563 970
Année 23	17 580 824	14064659	5 024 675	-1 508 510	-502837	-1 005 673
Année 24	17 580 824	14064659	4 187 229	-671 064	-223688	-447 376
Année 25	17 580 824	14064659	3 349 783	166 382	55461	110 921
Année 26	17 580 824	14064659	2 512 338	1 003 827	334609	669 218
Année 27	17 580 824	14064659	1 674 892	1 841 273	613758	1 227 515
Année 28	17 580 824	14064659	837 446	2 678 719	892906	1 785 812
Année 29	17 580 824	14064659	837 446	2 678 719	892906	1 785 813
Année 30	17 580 824	14064659	0	3 516 164	1172055	2 344 110

1.78. 5.5.4.2- Estimation du Cash-Flow actualisé cumulé

Le taux d'actualisation que nous retiendrons est de 10 % ; il est en rapport avec l'inflation sur le marché. Les résultats de calcul des Cash-Flows actualisés et cumulés sont présentés dans le tableau 22.

Tableau 22: Résultat de calcul des Cash-Flows actualisés et Cash-Flows actualisés cumulés

Année	Amortissement	Cash-Flow	Coefficient d'actualisation (1+ i)^-t	Cash-Flow actualisé	Cash-Flow actualisé cumulé
Année 1	23 448 480	10 160 270	0,91	9236609	9 434 815
Année 2	22 611 034	9 881 121	0,83	8166216	17 601 031
Année 3	21 773 589	9 601 973	0,75	7214104	24 815 135
Année 4	20 936 143	9 322 824	0,68	6367614	31 182 750
Année 5	20 098 697	9 043 676	0,62	5615411	36 798 161
Année 6	19 261 252	8 764 527	0,56	4947347	41 745 508
Année 7	18 423 806	8 485 378	0,51	4354341	46 099 848
Année 8	17 586 360	8 206 230	0,47	3828267	49 928 115
Année 9	16 748 914	7 927 081	0,42	3361856	53 289 972
Année 10	15 911 469	7 647 933	0,39	2948609	56 238 581
Année 11	15 074 023	7 368 784	0,35	2582714	58 821 295
Année 12	14 236 577	7 089 636	0,32	2258976	61 080 271
Année 13	13 399 132	6 810 487	0,29	1972756	63 053 027
Année 14	12 561 686	6 531 339	0,26	1719906	64 772 932
Année 15	11 724 240	6 252 190	0,24	1496725	66 269 657
Année 16	10 886 795	5 973 041	0,22	1299908	67 569 564
Année 17	10 049 349	5 693 893	0,20	1126506	68 696 071
Année 18	9 211 903	5 414 744	0,18	973889	69 669 960
Année 19	8 374 457	5 135 596	0,16	839711	70 509 671
Année 20	7 537 012	4 856 447	0,15	721880	71 231 551
Année 21	6 699 566	4 577 299	0,14	618533	71 850 084
Année 22	5 862 120	4 298 150	0,12	528010	72 378 094
Année 23	5 024 675	4 019 001	0,11	448835	72 826 929
Année 24	4 187 229	3 739 853	0,10	379691	73 206 620
Année 25	3 349 783	3 460 704	0,09	319409	73 526 029
Année 26	2 512 338	3 181 556	0,08	266950	73 792 979
Année 27	1 674 892	2 902 407	0,08	221389	74 014 368
Année 28	837 446	2 623 259	0,07	181906	74 196 273
Année 29	837 446	2 623 258	0,06	165369	74 361 642
Année 30	0	2 344 110	0,06	134338	74 495 980

Il ressort de ce tableau que les Cash-Flows cumulés sont en remarquable progression pendant la durée d'exploitation du projet.

1.79. 5.5.5- Calcul et interprétation des critères de rentabilité

1.80. 5.5.5.1- Calcul de la VAN du projet

Pour le calcul de la VAN, on applique la formule de l'équation (15) et le résultat se trouve dans le tableau 23.

Tableau 23: Résultat du calcul de la VAN

Total du cumul des Cash-Flows Actualisés (en F CFA)	74 495 980
Capital investi (en F CFA)	42 253 671
VAN (en F CFA)	32 242 309

Après le calcul, on obtient une VAN positive de 32 242 309 F CFA. Donc, le projet est rentable sur 30 ans.Mais la VAN ne peut pas être un critère suffisant pour prendre une décision d'investissement. D'où la nécessité d'étudier d'autres critères tels que l'indice de profitabilité, le taux de rendement et le délai de récupération actualisé.

1.81. 5.5.5.2- Calcul de l'indice de profitabilité du projet

Pour renforcer la décision de mise en place du projet, nous avons opté pour le calcul de l'indice de profitabilité. Ce critère sert à confirmer celui de la VAN. L'indice de profitabilité se calcule à base de la formule de l'équation (16) et son résultat de calcul est présenté dans le tableau 24.

Tableau 24: Résultat de calcul de l'indice de profitabilité du projet

VAN (en FCFA)	32 242 309
Capital investi I0 (en FCFA)	42 253 671
Ip (sans unité)	1,763

Chaque F CFA investi va générer 1,763 F CFA de recette ; ce qui permet à l'investisseur de récupérer 1 F CFA investi et réaliser un bénéfice de 0,763 F CFA.

1.82. 5.5.5.3- Détermination du taux de rendement interne (TRI)

Avant d'obtenir le taux de rendement interne, nous avons d'abord procéder au calcul de la VAN pour chaque valeur du taux d'actualisation fixé dont le résultat est présenté dans le tableau 25.

Tableau 25:Résultat du calcul de la VAN en fonction de chaque du taux d'actualisation fixé

Taux d'actualisation i (%)	22,04782	22,04781	22,0478076	22,047807	22,047805	22,0478
VAN ( en F CFA)	- 19	-3	0	1	4	12

Suite à des essais successifs, nous avons déduit que la VAN s'annule pour un taux d'actualisation compris entre 22,04781% et 22,047807%. Pour cela, plusieurs itérations ont été faites et nous ont permis d'obtenir un TRI de : 22,0478076 %.

1.83. 5.5.5.4- Calcul du délai de récupération Actualisé (DRA)

Dans le tableau 22, on a calculé le cumul des cash-flows actualisés afin de déterminer la VAN. Ce cumul des Cash-Flows Actualisés va également nous servir à déterminer le délai de Récupération Actualisé.

Au bout de la sixième année, les cash-flows générés arriveront à couvrir la totalité du capital investi (42 253 671 F CFA). Ce capital investi se situe entre (41 745 508F CFA) et (46 099 848F CFA). En remplaçant dans la formule de l'équation (18), nous obtenons les résultats présentés dans le tableau 26.

Tableau 26: Résultat de calcul du DRA

Année	Année 6	Année 7
Cash-Flows Actualisés Cumulés (en F CFA)	41 745 508	46 099 848
DRA	6 ans 1 mois et 12 jours

Le tableau 26 montre que le DRA calculé (6 ans 1 mois et 12 jours) est inférieur à la durée du projet (30 ans) ; cela signifie que le projet est rentable, puisqu'il peut générer des flux de trésorerie qui peuvent couvrir le capital investi (42 253 671 F CFA) au bout de 6 ans 1 mois et 12 jours. Ce qui permet également de se garantir contre le risque de devoir abandonner prématurément le projet.Dans le tableau 27, sont présentés les résultats de calcul effectués dans les paragraphes précédents.

Tableau 27: Récapitulation des paramètres de choix de l'investissement

Désignation	Résultat
VAN	32 242 309 F CFA
Ip	1,763
TRI	22,0478076 %
DRA	6 ans 1 mois et 12 jours

A la lumière des résultats que nous avons trouvés et présentés dans le tableau 8, nous constatons que ce projet d'investissement rapporte :

- une Valeur Actuelle Nette (VAN) positive de 32 242 309 F CFA qui correspond au surplus monétaire dégagé par le projet après avoir récupéré le capital initialement investi,

- un indice de profitabilité (Ip) de 1,763 qui est supérieur à 1,

- un Taux de Rendement Interne (TRI) de 22,0478076 % aussi bien supérieur au taux d'actualisation qui est de 10 %,

- et un Délai de Récupération Actualisé DRA (6 ans 1 mois et 12 jours) qui correspond au temps au bout duquel le montant cumulé des Cash-Flows non actualisés est égal au montant du capital investi.

Et aussi, ce projet a des avantages en matière de crédit bancaire (six ans différés) remboursable à partir de la septième année.

De ce fait, l'analyse et les calculs que nous avons effectués montre que le projet est viable et rentable puisqu'il dégage des flux qui sont satisfaisants.

La rentabilité économique étant terminée, il est question pour nous d'étudier la rentabilité environnementale.

1.84. 5.6-Rentabilité environnementale

La mise en place d'un projet de méthanisation concours au bien-être des personnes et des biens. Avant la mise en place de notre unité de méthanisation, nos observations sur le terrain ont fait état de ce que à la ferme, 95% des lisiers étaient déversés anarchiquement à l'air libre et s'en suivait des problèmes qui ont été cités dans le tableau 4.

La mise en place de la production du biogaz à la ferme a été pensé et mise sur pied à son ouverture mais s'est vu échouée à cause d'un dimensionnement exorbitant pour le propriétaire de la ferme et à la non maitrise de la maintenance et de l'entretien du matériel prévu pour le fonctionnement de l'unité de méthanisation (Kouamé, 2017). Etant donné que les projets de méthanisation se heurtent à des oppositions de riverains soucieux de ne pas être exposés à des risques d'explosions, ou de pollution olfactive, visuel ou chimique. Ces craintes sont compréhensibles, mais d'autant plus incohérent que des solutions existent, sur le plan pratique avec des installations adaptées et une optimisation des procédés, la preuve étant le bon fonctionnement de cette filière dans les pays voisins (Kouamé, 2017).

De ce fait, avec la mise en placede notre unité de méthanisation,l'environnement du cadre de vie sera meilleur du fait que :

- l'atténuation des risques sanitaires : la méthanisation permet la destruction d'une grande partie des germes pathogènes, la réduction des risques de toxicité des éléments traces et la réduction des teneurs en contaminants organiques. En effet, de nombreux micropolluants organiques sont alors transformés en biogaz ou composés non toxiques (Brahim, 2014).

- En terme d'hygiénisation, la biométhanisation permet de réduire en partie la teneur en germes pathogènes, ainsi que de détruire les graines d'adventices qui peuvent être présentes dans les déjections (Brahim, 2014).

- La réduction des odeurs : la matière sèche la plus biodégradable, responsable des odeurs est détruite en premier pas par la digestion (Brahim, 2014).

- En terme du socio-économique : le choix de la valorisation économique des digestats et des cendres permettra de répondre aux sollicitations des planteurs de disposer d'engrais n'agissant sans pas négativement sur la structure des sols (Brahim, 2014).

- Réduction des émissions de gaz à effet de serre : Lors de la biométhanisation, le méthane, qui a un impact sur le réchauffement climatique 21 fois plus important que le CO₂ n'est plus libéré de façon incontrôlée dans l'atmosphère. Une double réduction des émissions de gaz à effet de serre est réalisée d'une part en évitant les émissions de méthane et d'autre part en évitant les émissions en CO₂ résultant de la combustion d'énergie fossile, grâce à la valorisation énergétique du biogaz (Brahim, 2014).

Les mesures préventives ont été détaillées au paragraphe 2.7 et s'en suivront des retombés environnementales, agronomique,sanitaire, économique.

L'énergie produite à partir du biogaz est une énergie renouvelable car le méthane n'est pas d'origine fossile comme dans le gaz naturel par exemple mais produit à partir des déchets organiques. Plus important encore, il s'agit d'une énergie produite localement.

1.85. 5.6.1-Respect du cycle de vie des matières méthanisées

Pendant sa croissance, la biomasse puise des ressources dans le sol et capte du CO₂ (ATEE, 2011). Après méthanisation, la matière est retournée au sol qu'elle enrichit, limitant ainsi l'usage d'engrais chimiques comme le présente la figure 39(ATEE, 2011).

Figure 38: Cycle de vie des matières méthanisées

Source : ATEE, 2011

1.86. 5.6.2-Avantages de la méthanisation pour l'économie et les territoires

1.87. 5.6.2.1-Gestion durable des déchets organiques sur le territoire

Les `'gros producteurs'' de déchets fermentescibles, y compris les collectivités, seront tenus de les faire traiter en vue de faciliter leur retour à la terre sous forme d'amendements organiques. La méthanisation s'inscrit parfaitement dans ce schéma tout en ayant l'avantage de produire de l'énergie renouvelable (ATEE, 2011).

1.88. 5.6.2.2-Création d'emplois locaux

L'implantation d'une unité de méthanisation favorise la réduction de l'achat des engrais par valorisation du digestat (revenus complémentaires par la production et la vente d'électricité ou de biométhane, diversification des revenus pour les exploitations agricoles, et réduction des coûts d'intrants (engrais phytosanitaires, énergie, création d'une économie et d'une dynamique autour de la méthanisation(ATEE, 2011).

1.89. 5.6.3-Avantages agronomiques de la méthanisation

Le digestat issu de la méthanisation a une excellente qualité agronomique, meilleure à celle des matières non méthanisées (ATEE, 2011). Les éléments fertilisants sont sous forme minérale plus facilement assimilables par les plantes, ce qui améliore le rendement dans la plupart des cas (ATEE, 2011). Le digestat intéresse donc fortement les agriculteurs parce qu'il évite des engrais azotés chimiques et a aussi une valeur amendante (ATEE, 2011). Il présente aussi l'avantage d'être jusqu'à 98% moins odorant que la matière brute méthanisée. Les germes pathogènes sont réduits ainsi que les graines de mauvaises herbes (ATEE, 2011).

CONCLUSION GÉNÉRALE ET PERSPECTIVES

CONCLUSION GÉNÉRALE

Ce travail portait sur l' « évaluation du potentiel méthanogène et valorisation énergétique des lisiers d'une ferme avicole : cas de la ferme Henri et Frères de Mendong ». L'objectif général consistait à valoriser la matière organique générée par l'élevage, à travers l'utilisation des déjections avicoles en tant que biodéchets pour la production du biogaz. Pour y parvenir, la démarche méthodologique du travail adopté après un diagnostic de l'état de la gestion des lisiers de poules pondeuses à la ferme a consistéà échanger avec les responsables et les manoeuvres de la ferme. Les résultats issus des échanges avec ceux-ci montrent que le système de traitement des lisiers qui a été mis en place est inefficace pour un environnement sain ; du fait de la mauvaise gestion des lisiers qui impact sur l'environnement par érosion dans la rivière Nkom-assi qui se déverse dans la Mefou, contribuant ainsi à une pollution de la faune. Des observations directes ont été menées dont elle a consisté en la localisation des points de déversement des dépôts des lisiers sur le site.Vu la quantité importante de déjections produites, ceux-ci ont incité à donner une approche de dimensionnement d'une unité de méthanisation pour la ferme.L'étude a permis de se rendre compte qu'il serait important pour la ferme de valoriser ses déchets pour bénéficier des retombés issus de la vente de ces lisiers sous forme de digestat et de réduire les dépenses en énergie. Enfin, une étude de rentabilité de la solution définitive de valorisation des lisiers a été faite. La rentabilité environnementale nous fait également état de ce que les mesures prises pour la mise en place de l'unité de méthanisation serait bénéfique pour les riverains et n'impactera pas l'écosystème.

PERSPECTIVES

En guise de perspectives, nous envisageons :

- réaliser le projet de biométhanisation élaboré précédemment puis ;

- tester et optimiser son efficacité.

BIBLIOGRAPHIES

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Avantages Seconov- Système de séchage pour fumier de volaille www.seconov.ca/fr/advantages.asp

TABLE DES MATIÈRES

DÉDICACE ERREUR ! SIGNET NON DÉFINI.

REMERCIEMENTS II

RÉSUMÉ III

ABSTRACT IV

SOMMAIRE V

LISTE DES FIGURES VIII

LISTE DES TABLEAUX X

LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS XI

INTRODUCTION GÉNÉRALE 1

CHAPITRE 1 : ENVIRONNEMENT DE L'ÉTUDE ET GÉNÉRALITÉS SUR LA MÉTHANISATION 4

INTRODUCTION 5

1.1. Environnement de l'étude 5

1.2. Problématique générale sur les déjections avicoles d'une ferme 9

1.3. Généralités sur la méthanisation 10

1.4- Digestat 18

1.5- Biogaz dans le monde, en Afrique 18

1.6- Valorisation énergétique du biogaz 23

1.7- Pouvoir énergétique du biogaz 24

1.8- Composition du biogaz 24

1.9- Avantages et inconvénients de la méthanisation 25

CONCLUSION 27

CHAPITRE 2 : ETAT DES LIEUX D'EXPLOITATION DU BIOGAZ DANS LE CENTRE ET ETAT DE L'ART 28

Introduction 29

2.1-Cadre institutionnel, juridique et reglementaire de la gestion des dechets au cameroun 29

2.1.1- Cadre institutionnel de la gestion des déchets 29

2.2- Cas de la decharge de nkolfoulou 31

2.3-Cadre juridique de gestion des dechets au cameroun 32

2.3.1- Cas de la ferme Henri et Frères 33

2.3.2-Description intérieure de la ferme 34

2.3.3-Différents types de logements et activités autour des déjections avicoles au sein de la ferme 34

2.3.4-Hangar à moulin 42

2.4- Gestion sous forme de fientes et de lisier a la ferme 43

2.5- Système des biodigesteurs 44

2.6-Impacts environnementaux et sociaux des lisiers de poules pondeuses 45

2.7 -Mesures préventives 48

2.8-Etat de l'art 49

2.8.1-Différents types de digesteurs 49

A)Digesteurs de type discontinu 49

B) Digesteurs de type continu 52

C)Technologies identifiees dans le modele industriel pour la digestion des lisiers 53

2.8.2 - Comparaison des digesteurs industriels 56

2.9- Choix du système 57

Conclusion 57

CHAPITRE 3 : APPROCHE MÉTHODOLOGIQUE D'ÉVALUATION ET DE VALORISATION DU POTENTIEL MÉTHANOGÈNE 58

Introduction 59

3.1- Matériel de collecte des donnees 59

3.2-Approche globale 59

3.3-Reconnaissance du terrain 59

3.4-Méthodes de collecte des données 60

3.4.1-Recherche documentaire 60

3.4.2-Observations 60

3.4.3-Entretiens 60

3.4.4-Phase de collecte des données sur le terrain 61

3.5- Choix du modele pour la mise en place d'une unite de biomethanisation 61

3.6- Estimation des lisiers produits dans une ferme avicole 62

3.6.1- Quantité journalière de lisiers produits 62

3.6.2- Production volumique du biogaz dans le digesteur 62

3.6.3- Debit volumique de l'effluent et volume total du digesteur 63

3.6.4- Production du biogaz et du digestat 63

3.6.5- Dimensionnement de l'entrée des lisiers et de la sortie du digestat 64

3.6.6- Dimensionnement du rayon et de la hauteur du digesteur 65

Conclusion 65

CHAPITRE 4 : ÉVALUATION ET VALORISATION ÉNERGÉTIQUE DU POTENTIEL MÉTHANOGÈNE DE LA FERME 66

Introduction 67

4.1- Evaluation du potentiel methanogene de la ferme 67

4.1.1-Détermination de la quantité de lisiers de la ferme 67

4.1.2-Quantité de biogaz produite à partir des lisiers de poule pondeuse 67

4.1.3-Débit volumique de l'effluent et volume total du digesteur 68

4.1.4-Production du biogaz 68

4.1.5-Entrée des lisiers et de la sortie du digestat 69

4.1.6-Rayon et hauteur du digesteur 69

4.2- Presentation du prototype de biodigesteur pour la ferme 70

4.3- Epuration du biogaz produit 73

Conclusion 74

CHAPITRE 5 :ÉTUDE DE RENTABILITÉ FINANCIÈRE ET ENVIRONNEMENTALE DU PROJET 75

Introduction 76

5.1-Definition de quelques concepts 76

5.2-Presentation des criteres d'evaluation de la rentabilite 76

5.3-Investissement 76

5.4- Concept general de la rentabilite et du caractere de l'investissement 77

5.4.1- Caractéristiques du projet d'investissement 77

5.4.2- Capital investi 78

5.4.3-Cash-Flow 78

5.4.4-Durée de vie du projet 78

5.4.5-Evaluation de la rentabilité économique et financière du projet 78

5.5- Evaluation de la rentabilité du projet 81

5.5.5- Calcul et interprétation des critères de rentabilité 92

5.6-Rentabilite environnementale 95

5.6.1-Respect du cycle de vie des matières méthanisées 96

5.6.2-Avantages de la méthanisation pour l'économie et les territoires 97

5.6.3-Avantages agronomiques de la méthanisation 98

CONCLUSION GÉNÉRALE ET PERSPECTIVES 99

Conclusion générale 100

Perspectives 100

BIBLIOGRAPHIES 101

Memoire et theses 102

Rapport final 104

Webographies 104

TABLE DES MATIÈRES 106

* ¹ Cours de Martel Jacques, Les Déchets, ENSTP (2017)

* ² Source : Document de statistique de la Ferme (2017)

* ³Source : document statistique de la Ferme