LA METHANISATION EN MILIEU RURAL Avancées et perspectives «Quel modèle de développement pour la méthanisation des effluents d élevage en France?

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1 LA METHANISATION EN MILIEU RURAL Avancées et perspectives «Quel modèle développement pour la méthanisation s effluents d élevage en France?» Programme la journée 9h30 10h50 : Les fondamentaux la digestion anaérobie (Marie Line Daumer) Processus et procédés méthanisation René Moletta, Poytech Savoie, Université Savoie Gisements potentiels et caractéristiques s substrats Pierre Buffière, INSA Lyon Aspects microbiologiques la méthanisation Patrick Dabert, Cemagref Rennes 10h50 12h10 : Etats s lieux et perspectives en Europe (José Martinez) Réalisations et projets en France Guillaume Basti, ADEME Développement et applications en Allemagne Michael Köttner, International Biogas and Bioenergy Centre of Competence (Allemagne) Passé, présent et futur en Espagne Xavier Flotats, GIRO Centre Tecnològic, Barcelone (Espagne) 12h10 13h30 : Déjeuner 13h30 14h50 : Un projet territoire (Thomas Lendormi) Les points clés du montage d un projet Christian Couturier, Solagro Les voies valorisation du biogaz Mohand Tazerout, Ecole s Mines Nantes Les enjeux société Roger Le Guen, Ecole Supérieure d Agriculture d Angers 14h50 15h00 : Présentation du projet DIGESTAERO (Nicolas Bernet, INRA Narbonne) 15h00 16h00 : Caractéristiques et traitement s intrants (N. Bernet) Caractéristiques et biodégradabilité s lisiers - Fabrice Béline, Cemagref Rennes Les prétraitements s lisiers - Hélène Carrère, INRA Narbonne Co-digestion avec les effluents l industrie agro-alimentaire Régis Janvier, Odipure 16h00 16h45 : Description du procédé aérobie/anaérobie (N. Bernet) Description et performances la filière Pierre Rousseau, Cemagref Rennes Présentation d une étu cas Isabelle Robin, Valétec

2 Processus et procédés méthanisation René Moletta Polytech Savoie, Université Savoie. Bât. Mont Blanc Le Bourget du Lac Rene.Moletta@univ-savoie.fr. Tel : Portable : Le processus méthanisation par voie microbienne consiste en une transformation la matière organique en méthane et gaz carbonique principalement, par une communauté microbienne fonctionnant en anaérobiose. Le gaz formé est communément appelé «biogaz». Cette fermentation se réalise spontanément dans s écosystèmes naturels, où la matière organique est présente dans un milieu anaérobie et dans s conditions compatibles avec l expression du vivant. Ce biogaz représente une énergie qui est transformable dans plusieurs directions possibles : chaleur, électricité, carburant Un mètre cube méthane équivaux à environ 1 litre fuel! Ce processus est appliqué pour éliminer la pollution organique s effluents ou encore pour réduire la quantité déchets. Les microorganismes anaérobies se multiplient lentement donc les technologies mises en oeuvre doivent les garr dans le digesteur. Les technologies appliquées pour traiter les effluents mettent en œuvre s systèmes à biofilms qui sont : soit libres (granules), soit fixé sur un support (qui lui peut être fixe ou mobile dans le digesteur). Les technologies appliquées au traitement la matière organique soli se distinguent en ux catégories : les systèmes à fermentation «humis» (qui ont 8 à 20 % matières sèche dans le digesteur) et les systèmes dit à fermentation «sèches» (avec 20 à 45 % matière sèche ). Ces technologies mettent en oeuvre s brassages qui sont soit mécaniques (avec s pales ou s hélices) soit réalisés grâce à la recirculation du biogaz.

3 Processus et procédés méthanisation René Moletta, Polytech Savoie Université Savoie, Parc technolac, Le Bourget du lac Méthanisation La méthanisation est la transformation la matière organique en méthane et gaz carbonique par une communauté microbienne fonctionnant dans un milieu anaérobie. La méthanisation en milieu rural Rennes 21novembre 2008 Stratégies mise en œuvre s traitements microbiologiques Anaérobiose Schéma du flux matière la méthanisation Matières organiques: solubles colloïdales, + Microorganismes anaérobies (inoculum) macromolécules monomères acis gras volatils, alcools... Hydrolyse acidogénèse Hydrolyse et acidogénèse solis Aci acétique homoacétogénèse acétogénèse H 2, CO 2 Acétogénèse Microorganismes (peu) + CO 2 +CH 4 (biogaz) + Résidus Méthanisation acétoclaste CH 4, CO 2 Méthanisation hydrogénophile CH4, H 2 O Méthanogénèse Application la méthanisation Caractéristiques la méthanisation Consorsium microorganismes anaérobies ph 6,5 à 9 - Production d énergie - Dépollution carbonée s eaux usées (et production d énergie) - Réduction du volume s boues s stations d épuration aérobies - Traitement s déchets solis (agricoles, industriels, urbains, et production d énergie) - Décontamination s sols (organo-chlorés.) - Décoloration d effluents Potentiel redox environ mv Température Psychrophile 5 à 20 C. Mésophile 20 à 45 C (35 C) Thermophile 45 à 70 C. (55 C) Production d un biogaz à 60-80% CH 4 et 20 à 40% CO 2 (H 2, H 2 S, CO ) Théorique : 1 kg DCO éliminé donne 700 litre Biogas! 1

4 Equivalence énergétique 1 m 3 méthane 0,94 m 3 gaz naturel 1,7 l d alcool à brûler 2,1 kg bois 1 M 3 METHANE 1 l mazout 9,7 kw/h d électricité 1,3 kg charbon 1,15 l d essence Contraintes techniques pour les digesteurs Créer les conditions mise en oeuvre pour l expression s microorganismes : Système fermé (anaérobiose) Maintenir les microorganismes dans le digesteur Fixer une zone fonctionnement pour la température et le ph Réaliser un mélange ou non en fonction la stratégie technologique choisie Choisir s conditions travail Choisir une charge travail : Charge organique kg DCO ou MV par unité volume réacteur et temps. Donc maîtriser les intrants Régulation du ph, la température, Control Mesurer les produits sortant (biogaz : volume et composition, caractéristiques s eaux ou s déchets traités ) Conditions mises en œuvre s micro-organismes en bioréacteur en milieu liqui Réacteurs une ou ux étapes Anaérobiose = vitesse croissance microbienne lente Cellules libres ou en flocs En biofilms Granules Supports -Fixe - Mobile Acidogénèse + méthanogénèse Une étape Acidogénèse Deux étapes méthanogénèse Schéma digesteurs pour effluents G G S S A A R Technologies appliquées au traitement s effluents (a) Réacteur mélangé G S A (b) Contact anaérobie G S Quelques exemples A Boues (c) lit boues Boue s (d) réacteur à compartiments horizontaux 2

5 Stratégies la méthanisation s matière organiques solis (déchets..) Technologies appliquées aus matières organiques solis (déchets ) Température : - Mésophile (25 à 45 C) - Thermophile (45 à 65 C) Teneur en eau - Fermentations humis 8 à 20 % MS - Fermentations sèches 20 à 50 % MS Stratégies la méthanisation s matières organiques solis Mono-substrats ou co-substrats Digestion en une ou ux étapes Semi-continue ou discontinue Réacteur type piston ou mélangé Nature s substrats solis traités en D.A. Biomasse agricole ( cultures énergétiques) Boues Step Fraction Organique s Ordures Ménagères (FOOM) (tri mécanique) Biodéchets : déchets verts, industriels marché, restaurant.. Déchets gris Déchets agricoles (lisiers, fumiers, ) Procédés à fermentations «humis» principes d agitation Compresseur Biogaz Technologies méthanisation en fermentation «humi» Principes Ré-introduction du biogaz Pales 3

6 Schéma principe : agitation par le biogaz (fermentation sèche) Séparation interne Technologies méthanisation en fermentation «sèches» : Principes Sortie Alimentation Arrivée du biogaz mélange Ex : Valorga Schéma principe : Recirculation du digestat (fermentation sèche) Schéma principe : agitation par axe longitudinal (fermentation sèche) mélange déchets Entrée Sortie pompe Ex : Dranco Ex : Kompogas Digestion anaérobie en cellules Masse à digérer Lixiviat Recirculation du lixiviat Ex : Biocel Le biogaz à la ferme 4

7 Agitation mécanique par pales Digestion en continu Système mélangé Eau chau chauffage Co-générateurs Electricité sur le réseau Stockage Biogaz Préfosse Réception du lisier avec pompe hacheuse Digesteur Surverse Stockage La technologie SBR «Sequencing batch Reactor» Ou Réacteur Séquentiel discontinu Etape 1 Alimentation en déchets biogaz Schéma l installation Montardon (France) Fosse d introduction Pompe broyeuse Lisier et déchets Chauffage Chaudière digestat Groupe électrogène Élimination s boues Etape 4 Vidange Etape 2 réaction mélange Fosse réception Etape 3 décantation Application du SBR sur lisier porc au Canada (avec chapeau flottant) Séparateur phases Echantillonneur Filtrat Fraction soli Valorisation du biogaz Production théorique 700 l / kg DCO éliminée Composé CH 4, CO 2, H 2 O, H 2 S, H 2, à 80 % CH 4 20 à 40 % CO 2 Utilisation du biogaz Co-génération électricité gaz Vapeur Chaudière (eau chau) Carburant Rejet dans les réseaux??? Nécessité purification? Merci pour votre attention 5

8 Gisements et caractéristiques s substrats en méthanisation Pierre Buffière Institut National s Sciences Appliquées Lyon. Laboratoire Génie Civil et d Ingénierie Environnementale. 9, rue la Physique Villeurbanne Cex pierre.buffiere@insa-lyon.fr Tel : Fax : Cette intervention a pour but présenter les différents types matière organique susceptibles d être «aptes» à la méthanisation. Il s agit donc présenter les capacités différents gisements en termes biodégradabilité, mais aussi vitesse dégradation et méthane produit. Nous verrons en particulier que la notion même biodégradabilité reste floue, et qu il convient la préciser au regard du type traitement envisagé. Nous aborrons également les principales voies envisagées pour améliorer cette biodégradabilité. Nous verrons également que la quantité méthane pouvant être produit lors la dégradation la matière organique dépend en gran partie sa nature biochimique, c est-à-dire sa composition. Nous verrons également qu il est nécessaire d assurer un équilibre chimique s substances méthanisées afin maintenir bonnes conditions lors la dégradation. Nous aborrons enfin le bilan masse global pouvant être écrit autour la méthanisation s substances organiques, et nous donnerons quelques ordres granur pouvoir méthanogènes.

9 Laboratoire Génie Civil et d Ingénierie Environnementale Dégradation anaérobie la matière Gisements et caractéristiques s substrats pour la méthanisation eau biogaz + CH 4, CO 2 Eau, H 2 S Pierre BUFFIERE pierre.buffiere@insa-lyon.fr Matière organique Matière minérale méthanisation eau Matière organique non biodégradable Matière minérale Biomasse (croissance) La méthanisation en milieu rural, Rennes, 21 novembre 2008 Devenir la matière organique Devenir la matière organique 1. Transformation en biogaz dans un méthaniseur : Composés «facilement dégradables» : Sucres simples Décomposés en quelques heures Protéines 2. Production méthane la matière dégradée Elle dépend la composition (bio)chimique la matière organique Teneur en Carbone (C), Oxygène (O), Hydrogène (H) Composés «difficilement dégradables» : Celluloses Graisses Composés «non dégradables» : Bois (lignine) Plastique Décomposés en quelques jours Décomposés en quelques années (ou jamais) a b n a b n a b CnHaOb + n + H2O + CO2 + + CH Une tonne dégradée Nm 3 méthane sucres 370 protéines 500 graisses 1000 La méthanisation est un processus biologique Les «conditions favorables» Un régime équilibré : équilibre C:N:P; absence toxiques, Une nourriture accessible taille s «morceaux» structure la matière (lignocelluloses) Caractériser un gisement 1. Intifier son importance en termes matière organique Teneur en matière sèche (mesurée par évaporation) une tonne feuilles sala verte : 100 kg produit sec une tonne carton : 950 kg produit sec La teneur en eau dépend l état du produit, ses conditions stockage, etc Importance se référer à la masse sèche s d un gisement! Un environnement propice: température, ph, absence d oxygène, Teneur en matière organique (mesuré par calcination) pour les végétaux : 80 à 95% la masse sèche pour les déchets ménagers : 30 à 70%

10 Caractériser un gisement Potentiel méthanogène 2. Quantifier son «potentiel méthanogène» (BMP) 500 Prélèvement biogaz Débit et composition du biogaz 400 bouchon serti Inoculum méthanogène Compléments nutritionnels Echantillon à caractériser CH 4 (m 3 /tmv) Sala Pomme terre temps (jours) Quelques potentiels méthanogènes Estimation la biodégradabilité Composé Nm 3 CH4 / tonne MV Lisiers porcins Fumiers bovins Feuilles betterave (ensilage) Biodéchets ménagers Ordures ménagères Graisses (abattoirs) Intérêt du test «potentiel méthanogène» accès au pouvoir énergétique du composé considéré visualisation sa vitesse dégradation 1. Mesure la DCO «man chimique en oxygène» La DCO correspond à la quantité d oxygène nécessaire pour minéraliser complètement la matière organique 2. Lien entre la DCO et le potentiel méthanogène Quelle que soit la nature biochimique du produit, une tonne DCO dégradée fournit toujours 350 Nm 3 méthane La quantité matière dégradée pourra être estimée par le potentiel méthanogène divisé par la DCO du composé considéré. Limite du test potentiel ramené à la quantité matière volatile ( organique) ne dit rien sur la quantité matière dégradée (biodégradabilité) Estimation la biodégradabilité Améliorer le potentiel méthanogène 400 dégradation 100% Augmenter le taux dégradation la matière organique 350 Rendre plus accessible la matière organique : action mécanique dégradation 70% mlch4/gdco Cellulose Sala Rendre biodégradable : action physico-chimique Carotte Gazon Pomme terre Il existe nombreux types «pre-traitements» : mécaniques, biologiques, physiques, thermiques, chimiques, dont le but est d améliorer la dégradabilité ou la vitesse dégradation s produits temps (jours)

11 Petit exemple d analyse gisement Cas la betterave sucrière : - Production annuelle : 35 Mt feuilles (en Europe) - Matière sèche : 10% environ - Matière organique : 90% la matière sèche - Pouvoir méthanogène : 300 Nm 3 par tonne matière volatile Gisements utilisés et utilisables Les gisements urbains : - Boues station d épuration : 500 Mt (fraîches) en Europe - Fraction organique s ordures ménagères : 200 Mt Les gisements industriels : - Déchets s industries alimentaires : 220 Mt (43 Mt en France) Les gisements agricoles et forestiers : millions Nm 3 méthane millions kwh - 0,8 Millions TeP - Agriculture et élévage : 1000 Mt en Europe - Déchets verts et forestiers : 550 Mt Gisements utilisés et utilisables Laboratoire Génie Civil et d Ingénierie Environnementale Production européenne biogaz : - 5,35 Mtep en Environ 75 % d origine urbaine (centre stockage, boues d épuration) Une vache : 350 litres méthane par jour Un fort développement à prévoir : - Fixés à 15 Mtep en 2010 (livre blanc s énergies renouvelables) - Marge développement importante (et principalement agricole) 95 % ce méthane évacué par la bouche et les narines.

12 Aspects microbiologiques la méthanisation Dabert P., Peu P., Li T., Bouchez T. Cemagref, UR GERE*, Rennes et UR HBAN, Antony *17, avenue Cucillé. CS Rennes Cex patrick.dabert@cemagref.fr. Tel : Fax : La méthanisation, définie comme la production méthane par s microorganismes, est probablement l'un s premiers processus biologiques à s'être mis en place dans l'histoire notre planète. Elle est aujourd'hui présente dans s niches écologiques très variées comme les sédiments, les marais, les tubes digestifs animaux et plus récemment les procédés traitement s déchets. A chaque type d'écosystème correspond un schéma métabolique différent. Dans les procédés traitement s déchets, la méthanisation nécessite l'intervention d'une succession microorganismes différents qui travaillent en coopération, synergie mais aussi compétition pour minéraliser totalement la matière organique biodégradable en méthane et gaz carbonique. Ces interactions microbiennes et/ou métaboliques sont quelque fois nécessaires comme dans le cas s syntrophies créées entre les microorganismes acétogènes et méthanogènes, tandis qu'elles peuvent conduire à un arrêt la méthanisation dans le cas compétition entre méthanogènes et sulfatoréductrices. L'étu s microorganismes impliqués dans les processus méthanisation est un challenge particulièrement difficile à relever. Les espèces rencontrées ne sont généralement pas ou difficilement cultivables à ce jour. L'utilisation s outils moléculaires, développés puis une quinzaine d'années pour intifier et suivre l'évolution s microorganismes sans avoir à les cultiver, montrent une structure l'écosystème en "entonnoir" avec : (i) une très gran diversité d'espèces et la présence d'une forte redondance fonctionnelle pour les étapes d'hydrolyse et d'acidogénèse, liée en partie à la complexité s substrats à dégrar, (ii) une relativement faible diversité d'espèces pour les groupes acétogènes et surtout méthanogènes présents en fin chaine trophique. La compréhension s relations qui gouvernent la mise en place d'un équilibre stable et fonctionnel entre toutes ces espèces est un enjeu pour l'optimisation s modèles fonctionnement et dimensionnement s procédés dans l'avenir.

13 Aspects microbiologiques la méthanisation Colloque La méthanisation en milieu rural Rennes nov Dabert P. & Peu P. Sur un plan microbiologique La méthanisation s déchets est une chaîne trophique complexe qui nécessite une succession microorganismes différents qui travaillent en coopération et/ou quelquefois en synergie et en compétition La méthanisation en milieu rural 1 La méthanisation en milieu rural 2 Différence entre dégradation aérobie et anaérobie Différence entre dégradation aérobie et anaérobie AEROBIE Enzymes extracellulaires Matières organiques Acis aminés, sucres, acis gras longues chaines Composés réduits (lactate, butyrate, propionate ) respiration O 2 Minéralisation totale avec une seule espèce ANAEROBIE Enzymes extracellulaires H 2 & CO 2 Matières organiques Acis aminés, sucres, acis gras longues chaines Composés réduits (lactate, butyrate, propionate ) Acétate Hydrolytique et acidogènes Acétogènes OHPA Homoacétogènes H 2 O & CO 2 CH 4 & CO 2 2 Méthanogènes La méthanisation en milieu rural 3 La méthanisation en milieu rural 4 Forcément s interactions qui conditionnent la production méthane Hydrolyse et acidogénèse Hydrolyse/acidogénèse Acétogénèse Méthanogénèse Difficile à étudier car : Conditions culture anaérobies Mélange d'espèces très différentes La méthanisation en milieu rural 5 La méthanisation en milieu rural 6 1

14 Hydrolyse et acidogénèse Hydrolyse et acidogénèse Matières organiques Bactéries anaérobies strictes ou facultatives fermentaires Matières organiques Acis aminés, sucres, acis gras longues chaines Composés réduits (lactate, butyrate, propionate ) Hydrolyse Accessibilité au substrat et biodégradabilité sont limitantes Enzymes extracellulaires (estérase, déshydrogénase, lipase, peptidase, décarboxylases, aldolases, déshydratases) Acis aminés, sucres, acis gras longues chaines Composés réduits (lactate, butyrate, propionate ) - Acidogénèse Bactéries qui poussent vite (30 min.) acidifient le milieu (AGV) accumulent l'h 2 H 2 & CO 2 Acétate H 2 & CO 2 Acétate - CH 4 & CO 2 CH 4 & CO 2 La méthanisation en milieu rural 7 La méthanisation en milieu rural 8 Quelles sont les bactéries impliquées? Inventaire total digesteur anaérobie Techniques culturales Techniques culturales = quelques pourcents s espèces Cellulose Bacterois Clostridium Bacillus Ruminococcus Cellulomonas Hémicellulose Bacterois Ruminococcus Bacillus Paenibacillus Streptomyces Actinobacteria Pseudomonas Acinetobacter Ochrobactrum Lignine? Amidon Steptococcus Bacterois Succinomonas Lactobacillus Protéines Clostridium Lipis Anaerovibrio lipolytica Synthrophomo nas wolfei Réacteur lit fluidisé 0,6 L Traitant s vinasses Techniques biologie moléculaire Récupère s gènes et on les compare En anaérobiose pas groupe connu Combien d'espèces? La méthanisation en milieu rural 9 La méthanisation Godon en milieu et rural al. (1997) 10 A.E.M. Inventaire total digesteur anaérobie Inventaire total digesteur anaérobie traitant s vinasses Nombre d «espèces» Nombre d «espèces» Digesteurs anaérobies 580 gènes --> 139 "espèces" Une diversité infinie Nombre gènes analysés La méthanisation Godon en milieu et rural al. (1997) 11 A.E.M Nombre gènes analysés La méthanisation Godon en milieu et rural al. (1997) 12 A.E.M. 2

15 Une diversité infinie qui change avec le temps Réacteur apparemment stable Suivi sur 2 ans Profil la communauté A retenir! Hydrolyse et acidogénèse attaque du substrat qui est limitante infinie diversité => redondance fonctionnelle = stabilité peut bloquer la méthanisation si trop rapi Après 2 ans, les espèces dominantes sont différentes Zumstein et al. (2000) E.M. La méthanisation en milieu rural 13 La méthanisation en milieu rural 14 L'acétogénèse L'acétogénèse H 2 & CO 2 Matières organiques Acis aminés, sucres, acis gras longues chaines Composés réduits (lactate, butyrate, propionate ) 3 2 Acétate 1 Production d'acétate Transformation s AGV/Alcool en acétate et CO 2 et H 2 3 types Bactéries acétogènes : Bactéries acétogènes non syntrophes (1 et 2) Bactéries syntrophes productrices obligées d hydrogène (OHPA) (3) CH 4 & CO 2 La méthanisation en milieu rural 15 La méthanisation en milieu rural 16 Les acétogènes non syntrophes Les acétogènes syntrophes obligées (OHPA) Matières organiques Acis aminés, sucres, acis gras longues chaines Premier groupe : produit l'acétate et butyrate à partir sucres simples Acetobacterium, Acetogenium, Clostridium, Sporomusa Matières organiques Acis aminés, sucres, acis gras longues chaines Produisent acétate et H 2 à partir propionate et butyrate Poussent lentement (1 à 7,5 J) H 2 & CO 2 Composés réduits (lactate, butyrate, propionate ) 2 Acétate 1 Second groupe : homoacétogènes 2CO 2 + 4H 2 CH 3 -COOH + H 2 O ( Go : -105 kj/mol) compétition avec les méthanogènes hydrogénotrophes Clostridium H 2 & CO 2 Composés réduits (lactate, butyrate, propionate ) 3 Acétate Syntrophomonas, Syntrophobacter Sont inhibées par l'h 2 qu'elles produisent => syntrophie oligatoire CH 4 & CO 2 CH 4 & CO 2 La méthanisation en milieu rural 17 La méthanisation en milieu rural 18 3

16 La syntrophie La syntrophie Bactérie syntrophe Bactérie syntrophe 2 Ethanol + 2 H 2 O 2 Acétate + 4 H 2 2 Ethanol + 2 H 2 O 2 Acétate + 4 H 2 En conditions standards, ph7, 25 C, substrats à 1M La réaction est impossible! Elle le vient si l'h 2 est consommé dès sa formation Substrat (1M) Pression partielle en H 2 requise Ethanol 0,1 atm Propionate 0,03 m atm ( ) Butyrate 0,06 m atm ( ) CH H 2 O Méthanogène CO Bactéries homoacétogènes : 2CO 2 + 4H 2 CH 3 -COOH + H 2 O Bactéries sulfato-réductrices : 4H 2 + SO H + HS - + 4H 2 O La méthanisation en milieu rural 19 La méthanisation en milieu rural 20 Exemple syntrophie entre s méthanogènes en rouge et s sulfatoréductrices en vert A retenir! Hydrolyse et acidogénèse attaque du substrat qui est limitante infinie diversité => redondance fonctionnelle peut bloquer la méthanisation si trop rapi Acétogénèse requiert une faible pression partielle en H 2 dépend d'autres groupes microbiens Hybridation in situ et microscopie en fluorescence Boetius et al Orphan et al La méthanisation en milieu rural 21 La méthanisation en milieu rural 22 La méthanogénèse La méthanogénèse Matières organiques Acis aminés, sucres, acis gras longues chaines Composés réduits (lactate, butyrate, propionate ) Archaea anaérobies strictes 5 ordres, 10 Familles, 25 genres, 160 espèces connues : Méthano... Produisent du méthane à partir : H 2 et CO 2 = hydrogénotrophes Methanobacterium, Methanococcus, Methanomicrobium, Methanogenium H 2 & CO 2 Acétate Acétate = acétotrophes Methanosarcina, Methanosaeta (Methanothrix) CH 4 & CO 2 La méthanisation en milieu rural 23 La méthanisation en milieu rural 24 4

17 Les méthanogènes Methanosaeta concilii anaérobies strictes Potentiel rédox <0,3 V ( mole O 2 /L) Poussent lentement (1 à 7,5 J) Problèmes compétition intra et inter groupes températures supérieures à 15 C, optimales mésophile ou thermophile thermophiles se développent plus vite que les mésophiles ph opt proche 7, inhibition si ph aci (lors l acidogénèse) inhibition par NH 3 >> NH + 4 (revue Chen et al. Bioresource Technology, 2008) visibles en fluorescence F420 Faible diversité dans les procédés traitement s déchets liquis Methanospirillum Methanosarcina La méthanisation en milieu rural 25 Facteur F420 La = méthanisation fluoresce en milieu aux rural UV 26 à 420 nm Comparaison s Archaea 44 digesteurs anaérobies Moins 23 espèces Différentes origines..... Différents effluents papéterie conserverie poisson brasserie abattoir industries chimiques distilleries. H 2 + CO 2 H 2 + CO 2 H 2 + CO 2 Différents procédés H 2 + CO 2 Culture libre UASB EGSB Lit fluidisé acétate Lit fixe SBR Lagunes La méthanisation Leclerc en milieu rural et al. 27 (2004) E.M. La méthanisation en milieu rural 28 A retenir! Les compétitrices s méthanogènes Hydrolyse et acidogénèse attaque du substrat qui est limitante infinie diversité => redondance fonctionnelle peut bloquer la méthanisation si trop rapi Acétogénèse requiert une faible pression partielle en H 2 dépend d'autres groupes microbiens Méthanogénèse 2 voies distinctes qui "aspirent" l'h 2 et l'acétate Inhibées par ph aci et ammoniac Faible diversité d'espèces Compétition intra groupe : - Si [acétate] élevée => Méthanosarcina - Si [acétate] faible => Méthanosaeta La méthanisation en milieu rural 29 Compétitions avec 3 principaux groupes bactériens pour la source carbone (acétate, CO 2 ) ainsi que pour la source donneur d e- (H 2 ) Bactéries sulfato-réductrices Bactéries du cycles du fer Bactéries homoacétogènes La méthanisation en milieu rural 30 5

18 Compétition méthanogénèse sulfato-réduction Compétition méthanogénèse sulfato-réduction Matières organiques Acis aminés, sucres, acis gras longues chaines Composés réduits (lactate, butyrate, propionate ) SO 2- SO Si concentration faible en sulfate, les sulfato-réductrices ne perturbent pas la méthanisation : Elles participent à la production d'h 2 et d'acétate SO 2-4 Sulfate réduction S 2- Matières organiques Acis aminés, sucres, acis gras longues chaines Composés réduits (lactate, butyrate, propionate ) Si concentration forte en sulfate, les sulfato-réductrices entrent en compétition avec les méthanogènes S 2- H 2 & CO 2 S 2- Acétate H 2 & CO 2 Acétate SO 4 2- SO 4 2- CH 4 & CO 2 S 2- CH 4 & CO 2 S 2- La méthanisation en milieu rural 31 La méthanisation en milieu rural 32 Conclusion La clé semble dans le ratio DCO/sulfate Matières organiques Attaque s substrats AM = méthanogènes BSR = sulfato réductrices 4 % Fux Carbone H 2 & CO 2 Acis aminés, sucres, acis gras longues chaines Composés réduits (lactate, butyrate, propionate ) 24 % - CH 4 & CO 2 76 % 20 % 52 % Acétate BSR BSR - 28 % 72 % HaoLa et méthanisation al. (1996) Crit. en milieu Rev. rural Env. 33Sci. Tech. La méthanisation Garcia en milieu et al., rural Anaerobe, MERCI La méthanisation en milieu rural 35 6

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20 Réalisations et projets en France Guillaume Basti ADEME, Département Gestion Optimisée s Déchets 20, avenue du grésillé BP Angers Cex 01 Tél. : guillaume.basti@ame.fr Onze installations méthanisation agricole sont actuellement en fonctionnement pour une puissance installée moyenne 100 kwe. Les technologies sont ux types : le procédé infiniment mélangé que l on retrouve le plus répandu en Allemagne, et le procédé batch dont les performances sont encore mal connues. Si l on compare la situation française avec celle qui prévalait en Europe en 2007, il y avait, à cette date, 3500 installations à la ferme en Allemagne (avec une utilisation importante cultures énergétiques), 350 en Autriche, 80 en Suisse et 60 au Danemark (source : AIE, 2007). Depuis l entrée en vigueur du nouveau tarif d'achat en juillet 2006 (entre 9,5 et 14c /kwh selon la puissance et le taux valorisation l énergie), on constate un regain d'intérêt pour la méthanisation agricole en France. En 2008, on comptait 200 projets méthanisation agricole (cf.fig.1). Il est prévu environ 50 nouvelles installations pour 2008/2009, d une puissance moyenne 260 kwe avec un minimum 20 kwe et un maximum 1,7 MWe. Les substrats utilisés sont s déjections animales (lisiers et fumiers), s déchets l industrie agroalimentaire et pour certaines s cultures énergétiques en faible proportion. Le rythme actuel développement en France est estimé à nouvelles installations par an pour les premières années (rapport CGAAER IGE 2008) 1. Il semblerait que le rythme développement puisse être supérieur. On pourrait envisager au moins 300 installations d ici 5 ans. La filière méthanisation agricole est en cours développement et n est pas encore "mature" sur le plan économique, technique et s compétences s entreprises agricoles, et construction. Fig.1 : Projets méthanisation agricole en 2008 Bilan 2008 : environ 200 projets et constructions Nb installations ? Abandon Prédiagnostic / réflexion Sta Etu faisabilité Développement/construction 39 en service 11 1 Ministère l écologie, du développement et l aménagement durables et Ministère l agriculture et la pêche, Evaluation s conditions développement d une filière méthanisation «à la ferme» s effluents d élevage

21 Méthanisation en milieu Rural, Réalisation et projet en France Les projets et les réalisations Guillaume BASTIDE ADEME Tel. : +33/ Fax : +33/ Avancement s projets agricoles (2008) Projets par région en 2008 Bilan 2008 : environ 200 projets et constructions Projets et constructions d'installations méthanisation agricole par région Nb installations ? Abandon Prédiagnostic / réflexion Sta Etu faisabilité Développement/construction en service 11 Nombre d'installation Réunion Languedoc Roussillon Rhône Alpes Basse Normandie Auvergne Picardie Haute Normandie Lorraine Limousin Alsace Centre Franche Comté Nord Pas Calais Pays la Loire Champagne Arnnes Midi Pyrénées Bretagne Bourgogne Poitou Charentes Aquitaine 11 unités en fonctionnement ou en mise en service en 2009 : 50 unités Etat s lieux du développement s installations méthanisation agricole Puissance s installations (kw) -850 Installations en service (11) Installations en projet (39) Favé SA Philippe Raoult Mr Jean-René Lepage A. Guillaume Géotexia SA Gaec du Bois Joly Biogasyl Projet industriel TIPER EARL Paponnet M. Calbris GAEC l'epine SCEA du Bois brillant Ferme expérimentale l'oie Beets Gaec l'âne Vert EARL Archambeault Gaec Baie s Champs SCEA Porc Bel air GAEC la Salle Lanaud Station Gaec du Garrit SCEA s trois Chênes Gaec Out Gaec s Plots Jocelin Nizet Gaec Vernisse GAEC Forget SARL Parac EARL du Paradis Frédéric MONNARD SAS Methelec JS Lhospitalier Gaec du Château Jarny SCEA la Buissonnière EARL Schleiffer Gaec les Châtelets EARL s Brimbelles F. Claupierre SARL Biorecycle unité Ribeauvillé/ferme s hironlles GAEC la Suarcine GAEC Vivieroche GAEC la Ferme bio They GAEC Courtoy GAEC l'aurore Coopérative s Monts Joux - Novembre Répartition par puissance électrique cogénération Nombre d'installations Répartition s installations selon la puissance électrique <50 kwe 50 à à à à 250 à à 1000 > 1000 kwe kwe kwe 250kWe kwe kwe kwe Puissance électrique Gaec Bauthian Mr Lebbe APESA AIRPUR Min. Max. 20 kwe kwe Source : ADEME / GEODE / Guillaume BASTIDE Cartographie : ADEME / DOBS / Katia BECAUD Moyenne Puissance cumulé 280 kwe 27 MWe 1

22 Exemple réalisations GAEC Out (Champagne Arnnes), 30 kwe Exploitation Lebbe (Aquitaine) Difficultés rencontrées Biogasyl (Pays la Loire), 250 kwe SCEA s trois chênes (Nord Pas Calais), 250 kwe Les rubriques ICPE actuelles auxquelles sont soumises les installations méthanisation agricole 18 mois délais pour démarche ICPE (en Allemagne 6 mois) Difficulté d obtenir s vis raccorment lors l étu d faisabilité Procédures imprécises Longues discussions entre préfecture, DDSV et DRIRE en projet : rubrique 2781 (DC et A) spécifique à la méthanisationm Libellé N rubrique soumis à autorisation soumis à déclaration (A) (D) S i Co substrats Traitement déchets industriels 167 C automatiquement provenant d installations classées Traitement d ordures ménagères e t 322 B automatiquement autres résidus urbains Broyage, trituration, mélange 2260 > 500 kw > 100 kw substances végétales et organiques Traitement sous -produits 2730 Capacité traitement d origine animale > 500 kg/jour Stockage sous -produits 2731 Quantité susceptible d être d origine animale présente > 500 kg Biogaz Gazomètres et réservoirs gaz > 10 tonnes > 1 tonne comprimés Combustion gaz, puissance 2910 B > 100 kw <100 kw thermique l installatio n Réfrigération ou compression, > 300 kw > 20 kw puissance l équipement Digestat Stockage d engrais à base 1331 > 1250 tonnes sur site >250 tonnes sur site nitrates (28% d azote) Fabric ation d engrais et supports 2170 Capacité production > Capacité production > culture à partir matières 10 t/j 1 t/j organiques Fumiers, engrais et supports 2171 Dépôt > 200 m3 culture renfermant s matières organiques Source : RAEE, Gui s démarches administratives pour la réalisation d une installation méthanisation à la ferme Projet nouvelle nomenclature 2781 Installations méthanisation déchets non dangereux ou matière végétale brute : 1. Méthanisation matière végétale brute, effluents d'élevage, matières stercoraires +?? Aspects économiques a) quantité matières reçues > 30? t/j ou volume biogaz produit > 1500? m3/j A b) quantité matières reçues < 30? t/j et volume biogaz produit < 1500? m3/j 2. Méthanisation d'autres déchets DC A DC : déclaration avec contrôles A : autorisation 2

23 Les prix d achat l électricité (10/07/06) Investissements coût d'investissement en fonction la puissance c /kwh % 30% 40% 50% 60% 70% 80% Taux valorisation l énergie, V méthanisation - P 150 kwe méthanisation - P > 2 MWe décharges - P 150 kwe décharges - P > 2 MWe /kw el projets collectifs puissance (kw él.) Environ 6000 du kwe moyenne 5700 /kwe pour s installations individuelles Et 8000 /kwe pour les installations collectives Retour sur investissement en fonction la puissance - sans subvention L avenir :? 3700 TRB en fonction la puissance installée 3500 TRB sans subvention nombre d'installations COMOP15 : Animation + ai à l'investissement ou tarif d'achat objectif ? Potentiel Allemagne estimé 10% effluent élevage Puissance élec (kw) Temps retour moyen 11 ans Le TRB prévisionnel n est pas forcément plus intéressant pour s puissances élevées Nécessité d ais pour assurer la rentabilité COMOP 15 : "agriculture écologique et productive " 1000 installations en 2013 (d une moyenne 200 kwél.) substrats agricoles suffisants? Bilan 2008 La filière méthanisation agricole est encore en cours développement, filière non «mature» Il existe peu d éléments pour juger la rentabilité réelle s projets. Les projets collectifs ne sont pas forcément les plus rentables Un nouveau tarif d achat est-il justifié? En l absence nouveau tarif, une ai à l investissement reste essentielle L ADEME et le Ministère l Agriculture et la Pêche sont en train lancer une étu sur la rentabilité s installations (résultat courant 2009) 3

24 Développement et applications en Allemagne Michael Köttner International Biogas and Bioenergy Centre of Competence Am Feuersee Kirchberg/Jagst Germany info@biogas-zentrum. Tel : +49 (0) Fax : +49 (0) «La croissance du biogaz est toujours d'actualité en Allemagne, mais est venue beaucoup plus lente», c'est le bilan que l'on retire s chiffres la filière en Le nombre projets et le cours s actions s entreprises du secteur étant tombés très bas, il était impératif réagir. Le législateur allemand a adapté en juillet la rémunération fixée par la loi sur les énergies renouvelables à la nouvelle réalité, permettant à la filière d'avoir une visibilité soli sur le cadre législatif qui sera appliqué au cours s 4 prochaines années. La nouvelle loi qui entrera en vigueur début 2009 fait renaître l'espoir. Avec elle, la politique suit un but bien défini: la maximisation s gains permise par la construction grands parcs méthanisation (par exemple ux ou plusieurs installations 500 kw sur un seul site) ne doit pas continuer. La nouvelle loi vise à ramener la création valeur dans les mains s agriculteurs. La nouvelle législation vrait favoriser l'augmentation la part du lisier dans l'ensemble s substrats utilisés dans les installations méthanisation. Même si dans la pratique les premières facturations ont révélé que les petites installations d'une puissance inférieure à 50 kw ont une rentabilité économique plus élevée que les grosses unités qui cherchent la rentabilité maximale, les installations petite taille (50 kw) étant pour l'instant à peine disponibles sur le marché, il est à prévoir que les futurs investisseurs vraient plutôt se tourner vers les installations d'une puissance autour 150 kw, risquant ainsi tomber dans le piège voir acheter s substrats à l'extérieur pour compléter l'apport énergétique insuffisant du lisier. La volonté d'une meilleure valorisation économique s digestats et la chaleur vrait air à un développement pertinent la filière (le prix l'énergie et s engrais chimiques ne cessant d'augmenter) et encourager nouvelles coopérations entre exploitations.

25 Développement et applications en Allemagne Etat s lieux et perspectives en Europe Quel modèle développement pour la méthanisation s effluents d élevage en France? Vendredi 21 novembre 2008 Rennes Michael Köttner, biologiste-agronome Centre international compétences en biogaz et en bioénergie Le centre international compétences en biogaz et en bioénergies (IBBK) regroupe et met en relation aussi bien s experts, s exploitants et s entreprises que s associations, s instituts formation et d'autres acteurs du domaine du biogaz, s bioénergies, du gaz bois (gazogène), l huile végétale carburant ainsi que d ecosan (épuration s eaux usées par recyclage, façon décentralisée et écologique et par la valorisation s nutriments). L'IBBK agit aussi bien au niveau régional que national et international. Le point fort du centre compétences est la conduite projets et la formation. Les prestations l IBBK: conseil étu coopération internationale formations spécialisées, congrès voyages d étu lobbying Internationales Biogas und Bioenergie Kompetenzzentrum Internationales Biogas und Bioenergie Kompetenzzentrum L'IBBK considère son activité comme un pas supplémentaire au-là du travail associatif et lobbying et s'efforce couvrir le besoin croissant en informations neutres et indépendantes sur les thèmes suivant: Biogaz Gaz bois Ecosan Huile végétalev carburant Différentes sortes production (bio)gaz Carburants gazeux renouvelables gaz bois pyrolyse gazéification thermo-chimique ( 4 biogaz (CH boues d épuration décharge lisier et fumier plantes énergétiques déchets organiques Boues d épuration Unité méthanisation Décharge Internationales Biogas und Bioenergie Kompetenzzentrum Internationales Biogas und Bioenergie Kompetenzzentrum Part s différentes matières organiques fermentiscibles dans le potentiel total Potentiel la technologie du biogaz Cultures énergétiques 46,2% Déchets organiques ménagers 2,3% Décharges 5,1% Boues d épuration 3,8% Déchets organiques industriels 1,7% Lisier et fumier 23,9% 1. Le biométhane est comme le gaz naturel - mais produit localement comme le gaz naturel mais son approvisionnement est sûr comme le gaz naturel mais rentable sur le long terme 2. Potentiel: 10 Md mètres cube pour 10% surface agricole (avec un renment ( ha énergétique kwh / - optimisation possible jusqu à kwh / ha - 16 Md. mètres cube biométhane (correspondant à la moitié s ( russes importations - jusqu à 17% la production électrique alleman - jusqu à 20% s besoins allemands en gaz naturel - jusqu à 35% s besoins allemands en matière transport Quelle: P. Weiland FAL BS Déchets l entretien paysager 1,6% Sous-produits agricoles 15,4% Total: 24 Md. m³ biogaz: 50 Mio. MWh électrique et 72 Mio. MWh thermique Internationales Biogas und Bioenergie Kompetenzzentrum 3. Les plantes énergétiques représentent une part importante ce potentiel 4. Premiers succès pour s cultures plantes spécifiques à la production biogaz Source: BMU Internationales Biogas und Bioenergie Kompetenzzentrum 1

26 Chiffres illustrant le développement la filière biogas Développement du biogaz en Allemagne Nombre sites méthanisation Puissance installée (MW) Puissance électrique (TW h/an) 2.8 > Part la production électrique 0.5% > 1% 1.4% CA s constructeurs (Md. ) CA s exploitants (Mio. ) Part dans l'exportation 8% 12% > 15% Emplois ? Réduction du CO2 Mio. t/a ( kw ) Puissance électrique moyenne number of biogas plants Agricultural Biogas Plants in Germany Quelle: Fachverband Biogas und eigene Daten Source: IE-Leipzig, 2005; FvB, 2006, 2007 year Années Internationales Biogas und Bioenergie Kompetenzzentrum Internationales Biogas und Bioenergie Kompetenzzentrum Implantation s installations méthanisation Production biogaz en Europe Gaz issu décharges l agriculture ktoe boues d épuration Internationales Biogas und Bioenergie Kompetenzzentrum Source: EurObserv'ER, Mai 2007 Internationales Biogas und Bioenergie Kompetenzzentrum Schéma d un réseau chaleur issue la méthanisation fosse fosse Vorgrube entrée matière soli Feststoffeintrag Récupérateur Konnsatabscheir connsat Rührkesselreaktor digesteur stockage Endlager final Utilisation l énergie issue la méthanisation 20% 35% Heizöltanks cuve à mazout 42% 15% 50% Nah- Réseau (Fern-) Wärmenetz chaleur proche et lointain Tampon thermique Spitzenlast-Kessel Chaudière charge pointe 38% Strom électricité Verluste perte Prozesswärme chaleur process Verluste perte extern chaleur nutzbare valorisable Wärme en externe Internationales Biogas und Bioenergie Kompetenzzentrum Internationales Biogas und Bioenergie Kompetenzzentrum 2

27 Fermentation anaérobique vs. compostage énergie assainissement émissions disponibilité en azote pour les plantes substrats inconvenants Fermentation anaérobique production ( ( kwh/t garantie sous réserve d observer les normes réduites (ours, ( ammoniaque rapi coupes d arbres et d arbustes Compostage consommation ( kWh/t ) garantie sous réserve d observer les normes élevées (ours, ammoniaque, méthane, NOx, H2S04, ( germe lente substrat sans structure et non empilable (ce type biomasse ne peut être compostée qu après avoir été mélangée avec s éléments ligneux ou ( pailleux Internationales Biogas und Bioenergie Kompetenzzentrum Restes organiques Pain Pain rassis rassis Marc Marc pommes pommes Drêche Drêche (production (production bière) bière) Déchets Déchets organiques organiques Séparateur Séparateur graisse graisse Graisse Graisse flottante flottante Graisse Graisse friteuse friteuse Déchets Déchets horticoles horticoles Restes Restes coupes coupes céréales céréales Marc Marc céréales céréales Glycérine Glycérine Marc Marc café café Cabosse Cabosse cacao cacao Feuille Feuille pomme pomme terre terre Epluchures Epluchures patates patates Kartoffelschlempe Kartoffelschlempe Feuillage Feuillage Mélasse Mélasse lactosérum lactosérum Marc Marc fruits fruits Mouture Mouture colza colza Pellets Pellets colza colza Tonte Tonte gazon gazon Reste Reste repas repas Epluchure Epluchure d oignon d oignon Technologie: Co-substrats Tendance puis la loi sur les énergies renouvelables 2004 Peut-être une rentabilité élevée Plantes énergétiques CCM CCM Petits-pois Petits-pois ensilés ensilés Betteraves Betteraves ensilées ensilées Marc Marc céréales céréales Chaumes Chaumes céréales céréales Herbe Herbe ensilée ensilée Seigle Seigle vert vert (silage (silage plante plante entière) entière) Avoine Avoine ensilé ensilé Pommes Pommes terre terre Kartoffelschlempe Kartoffelschlempe Trèfle Trèfle ensilé ensilé Luzerne Luzerne ensilée ensilée Grains Grains maïs maïs Maïs Maïs ensilé ensilé Graines Graines colza colza Graines Graines seigle seigle Trèfle Trèfle rouge rouge ensilé ensilé Graine Graine tournesol tournesol Triticale Triticale (silage (silage plante plante entière) entière) Graines Graines triticale triticale Herbe Herbe prairie prairie ensilée ensilée Grains Grains blé blé Blé Blé (silage (silage plante plante entière) entière) Betterave Betterave sucrière sucrière ensilée ensilée.... Internationales Biogas und Bioenergie Kompetenzzentrum Renment la production en gaz divers substrats Renment spécifique la production gaz m3/t substrat Avantages la fermentation plantes énergétiques Lisier bovin Lisier porcin Lisier poulailler Lisier din Déchets horticoles Ensilage d herbe Ensilage mais Restes repas Chaumes céréales Dégraisseur Disponibilité illimitée du substrat grâce à s exploitations agricoles adaptées au besoin proximité immédiate Renment production en gaz élevé grâce à la haute nsité énergétique s substrats facilement fermentiscible Selon la rapidité à laquelle le substrat vient disponible, possibilité d adapter la production biogaz aux besoins Tourteau colza Pain restant Grains blé Données référence selon Kuhn,1995; et Novatech,2002 Internationales Biogas und Bioenergie Kompetenzzentrum Internationales Biogas und Bioenergie Kompetenzzentrum Avantages la fermentation plantes énergétiques Pas risque vétérinaire => possibilité d utilisation illimitée dans les exploitations d élevage Aucune dépendance aux prix du marché s déchets organiques Application illimitée s résidus fermentation en tant qu engrais économique, puisque ne contenant aucun métaux lourds ou substance toxique Situation alleman concernant l utilisation s plantes énergétiques Utilisation record surface pour les cultures énergétiques Augmentation s surfaces culture en Allemagne entre 1997 et 2007 Surface en hectare Utilisation matérielle Plantes fibreuses Plantes médicinales et colorantes Sucre Huile végétale Amidon Utilisation énergétique Sucre et amidon pour le bioéthanol Cultures dédiées au biogaz Colza pour la production biodiesel et d huile végétale Internationales Biogas und Bioenergie Kompetenzzentrum Source: Fachagentur Nachwachsen Rohstoffe, 2007 Internationales Biogas und Bioenergie Kompetenzzentrum 3

28 (%) Fréquence d utilisation Plus 90% s nouvelles unités méthanisation utilisent du maïs ensilé ( Euro/t ) Blé tendre Maïs ensilé Grains céréales Céréales Ensilage d herbe Herbe Mélange d épis maïs Grains maïs Tournesol Maïs ensilé sans transport ni ensilage Oct. 06 = 18 Euros/T FM Oct. 07 = 33 Euros/T FM Augmentation s prix: 83% Source: vti Johann Heinrich von Thünen-Institut Types plantes énergétiques Internationales Biogas und Bioenergie Kompetenzzentrum Quelle: vti Johann Heinrich von Thünen-Institut Internationales Biogas und Bioenergie Kompetenzzentrum spez. Coût Investitionskosten d investissement spécifique /kwel Les unités méthanisation agricoles ont s coûts d investissement réduits Eigenleistung contribution propre [ /kw el] Beratung, conseil, planification, Planung, Genehmigung agrémentation Maschinen machinerie BHKW cogénération Technische plateau technique Installation Erschließung achat et viabilisation du terrain, fondations Puissance électrique installée Source: DZ-Bank 0 landwirtschaftl. Installation Anlagen agricole Installation separatenon agricole Anlagen Durchschnitt Moyenne Quelle: LFL Internationales Biogas und Bioenergie Kompetenzzentrum Internationales Biogas und Bioenergie Kompetenzzentrum Processus fermentation s déchets organiques Biogaz Rentabilité d une unité méthanisation servant au traitement déchets Réception s déchets Chambre fermée avec dispositif contre les émissions odorantes Préparation => Broyage et tri s matières gênantes Fermentation avec post-traitement la revente d énergie et la facturation la prise en charge s déchets garantissent solis revenus standards techniques élevés => coûts d investissement élevés conditions d agrément strictes => coûts élevés Pulper Hygiénisation Tri coûts d analyse et recherche pas transport agricole Possibilité d épandage limitée Compost ( post-compostage ) Résidus fermentation Internationales Biogas und Bioenergie Kompetenzzentrum Internationales Biogas und Bioenergie Kompetenzzentrum 4

29 Types digesteurs Digesteurs en alliage acier/inox Fermentation humi digesteur vertical infiniment mélangé digesteur horizontal à écoulement piston Fermentation sèche digesteur horizontal à écoulement piston cellule percolation (recirculation du lixiviat) (BEKON, ( 2007 Internationales Biogas und Bioenergie Kompetenzzentrum Internationales Biogas und Bioenergie Kompetenzzentrum 5 Digesteur horizontal (arbre central à vis d'archimè) ( Digesteur horizontal (arbre central à vis d'archimè) ( Avantages: - teneur élevée en MS possible - charge élevée du digesteur possible - peu flux court-circuits - extraction automatique du sable possible - mélange total du substrat - grands volumes peuvent être traités - peut servir digesteur pour fermentation sèche Inconvénients: -très cher - acheminement difficile jusqu'aux unités production biogaz - pour bien faire, une postfermentation est indispensable - taille limite possibilité transport (convoi ( exceptionnel acier ou béton Internationales Biogas und Bioenergie Kompetenzzentrum 4 Internationales Biogas und Bioenergie Kompetenzzentrum 4 Cellules percolation Fermentation sèche s par percolation (plus 20% MS) (BEKON, ( 2002 (BEKON, ( 2005 Internationales Biogas und Bioenergie Kompetenzzentrum Internationales Biogas und Bioenergie Kompetenzzentrum 5