Journée technique Optimisation de la Production et de la Valorisation du Biogaz Programme ADEME/ACTIA : La méthanisation des déchets gras des industries agro-alimentaires Michel TORRIJOS, LBE - INRA, Paris, 28 mars 2007
Les partenaires du projet Les centres techniques agro-alimentaires : - ADIV - ARITT - CTSCCV -ITERG -ITFF Laboratoire de recherche : LBE-INRA de Narbonne Financement : - ACTIA - ADEME
But du programme Méthanisation de résidus gras des IAA? Essais en laboratoire - Faisabilité - Dimensionnement sommaire + Etude de marché Stade Pilote Stade Industriel Conclusion 2 Poursuite des études au stade labo Conclusion 3 Rejet du résidu Conclusion 1 Passage au stade pilote
Etude de marché Secteur laitier - ITFF 1- Estimation de la production de graisse : - 20 à 50 m 3 /an pour une fromagerie (< 30 millions L/an) soit moins de 5 tonnes/an - 25 à 50 tonnes/an pour une laiterie multi-activité (> 30 millions de L/an) 2- Gisement total : 120 sites et 5 000 tonnes/an 3- Coûts d élimination : 10 à 150 /T (collecteur ou CET) 4- Répartition : - 6 sites ont une facture d élimination > à 10 000 /an - 13 sites ont une facture d élimination de 1 000 à 10 000 /an
Etude de marché Eaux gélatineuses - ITERG 1- Estimation du gisement national : 150 000 T/an sur 14 sites 2- Elimination : - Etape de concentration puis réincorporation dans le process ou incinération - Coûts : jusqu à 120 /T
Etude de marché Secteur Charcuterie - CTSCCV 1- Estimation de la production de graisse : - 70 sites répertoriés - 6 700 tonnes/an (min : 3 T/an, max : 800 T/an) 2- Filières d élimination : - Incinération - Compostage - STEP sur site - collecteur,... 3- Coûts d élimination : 16 à 285 /T 4- Budget total : - Moyenne : 8 700 / établissement - Minimum : 150 - Maximum : 50 000
Les résidus étudiés - Graisses de laiterie - Graisses de fromagerie ITFF - Eaux gélatineuses normales - Eaux gélatineuses concentrées -TDU - Graisses de charcuterie ITERG CTSCCV
Composition des résidus étudiés ES et ESO de chaque résidu 1000 900 ES ESO 800 ES et ESO en g/l 700 600 500 400 300 200 100 0 eau gélatineuse normale TDU graisse de laiterie graisse de fromagerie graisse de charcuterie type de résidu
Composition des résidus étudiés Concentration en graisse de chaque résidu concentration en graisses (g/l ou g/kg 600 500 400 300 200 100 0 eau gélatineuse normale TDU graisse de laiterie graisse de fromagerie graisse de charcuterie type de résidu
Composition des résidus étudiés Proportion des 5 acides gras majoritaires (14:0, 16:0, 18:0, 18:1, 18:2) 100 90 % des 5 acides gras majeurs 80 70 60 50 40 30 20 10 0 eau gélatineuse normale TDU graisse de laiterie graisse de fromagerie graisse de charcuterie type de résidu
Composition des résidus étudiés Concentration en graisse de chaque résidu 100 90 80 70 60 50 40 30 0 10 20 % AG libre % mono % di % tri % non identifié % non identifié % tri % di % mono % AG libre eau gélatineuse normale TDU graisse de laiterie graisse de fromagerie graisse de charcuterie
Le principe de fonctionnement : 1 cycle par jour en 4 phases Ajout du déchet effluent traité Phase 1 Remplissage Mélange Enregistrement en continu du débit de biogaz Phase 4 Vidange Phase 2 Réaction Décantation 1 heure Phase 3 Décantation
Exemple de résultats avec les graisses de charcuterie Conditions d alimentation du réacteur 30 Quantité d'eso apporté (g/cycle 25 20 15 10 5 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 Temps en jours
Exemple de résultats avec les graisses de charcuterie Evolution de la production de biogaz au cours d un cycle 16 Debit Gaz (ml/min) 14 12 10 8 6 4 Vitesses maximales moyennes 75 à 80 % de la matière organique éliminée en moins de 10 heures 2 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Temps en heures
Exemple de résultats avec les graisses de charcuterie Evolution du volume de gaz produit au cours du temps Volume Total par semaine en L 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Volume Total CH4 Volume Total Biogaz 10.2 g Charcuterie/ jour 8.5 g Charcuterie/ jour 7.1 g Charcuterie/ jour 12.6 g Charcuterie/ jour 15.2 g Charcuterie/ jour 0 7 9 12 15 18 Temps en Semaines
Exemple de résultats avec les graisses de charcuterie Détermination du potentiel méthane Potentiel Méthane (L/gESO) 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 875 ml CH4 / g de déchet +/- 90 ml Potentiel CH4/gDechet méthane 1 170 ml CH4 / g d ESO +/- 120 ml CH4/gESO 0,0 7,1 8,5 10,2 12,6 15,2 quantité de Déchet apportée chaque jour (g)
Exemple de résultats avec les graisses de charcuterie Evolution de la DCO soluble dans le réacteur 2000 1000 1800 900 1600 800 DCOs (mg/l) 1400 1200 1000 800 600 700 600 500 400 300 AGV (mgdco/l) 400 200 200 100 0 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 Temps en jours
Exemple de résultats avec les graisses de charcuterie Evolution des MES/MVS dans le réacteur Concentration en MES et MVS (g/l) 30 25 20 15 10 5 0 MES MVS 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 Temps en jours
Graisses de charcuterie : Bases de dimensionnement Potentiel biogaz : - 1170 +/- 120 ml de CH4 / g ESO - 875 +/- 90 ml de CH4 / g de résidu de charcuterie Charges appliquées - 1,7 kg de graisse de charcuterie/m3.j - 2,7 kg d ESO/m3.j - 0,20 kg d ESO/kg MVS.j
Bilan : potentiel méthanogène des différents résidus potentiel méthane et potentiel biogaz en L/g d'eso 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Potentiel méthane ml CH4/g ESO potentiel biogaz ml biogaz/g ESO résidu de charcuterie résidu de fromagerie résidu de laiterie EGN Type de résidu
Bilan : charge volumique appliquée pour les différents résidus 3,00 charge volumique appliquée en kg d'eso/m3.j 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 résidu de charcuterie résidu de fromagerie résidu de laiterie EGN Type de résidu
Bilan : Rendement épuratoire des différents résidus 100 Rendement épuratoire en % 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 résidu de charcuterie résidu de fromagerie résidu de laiterie EGN Type de résidu
Conclusion des essais laboratoire et des études de marché Graisses de laiterie Graisses de fromagerie Faisabilité technique Etude de marché Graisses de charcuterie Eaux gélatineuses TDU
Mise en place de 2 essais pilotes 1- Méthanisation des eaux gélatineuses : - Société France Gras à Le Sourn, production de corps gras animaux, - Suivi du pilote par la société Ternois Epuration, - dilution au 1/2 des eaux gélatineuses et maintien du ph à 7,2 pour lever l inhibition par l azote.
Mise en place de 2 essais pilotes 2- Méthanisation des résidus de charcuterie : - Société Abera, abattoir de porcs (20 000/semaine), - traitement des eaux usées par STEP de 30 000 EH, - Suivi du pilote de méthanisaton par la société Proserpol, - Méthanisation de boues biologiques puis des mélanges boues/sang et boues/graisses.