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

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