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1
Caractéristiques des substratsméthanisables
Hélène CARREREINRA, Laboratoire de Biotechnologie de l’Environnement,
Avenue des Etangs,11100 Narbonne France
http://www.montpellier.inra.fr/narbonne
Stage biomasse - Mirecourt - 2 février 2010
2
Le Laboratoire de Biotechnologie de l’Environnement(INRA-LBE Narbonne) ...
Juin 2009
Total 2009 ≈≈≈≈ 100 personnes (85 ETP)
35 permanents INRA
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���� Problématique scientifique
���� Objets de recherche � bioprocédés de dépollution � communautés microbiennes
���� Disciplines mobilisées
� microbiologie moléculaire � génie microbiologique � � génie des procédés � automatique � modélisation � � analyses de cycles de vie � transfert technologique �
Positionnement et mission scientifique
Réglemen-tation
économique environnemental sanitaire sociétal
Concevoir et étudier des systèmes de traitement permettant de proposer des filières durables de gestion des sources de pollution
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L ’Institut des Technologies de l ’Environnement, I TEStructure de diffusion et de transfert technologiqu e, autonome juridiquement (association),Hébergée au LBE par l’INRA et par la CCIN, en 2010 sur le Parc Méditerranéen de l’Innovation
_ Missions d’accompagnement et d’appui aux entreprises, pour ledéveloppement technologique et l’innovation
_ Rôle d’interface technique (réseau d’expertise, laboratoires, centres decompétences et d’expérimentations), publique (lien avec les pouvoirs publics),fonctionnelle et sectorielle (transfert et insertion technologique)
_ Domaine d’intervention : traitement et valorisation des déchets et des efflu ents
Activité• Prestations technologiques « sur mesure », études de faisabilité, de pré-industrialisation,
contrats d’études, prestations technologiques standards (analyses, essais, mesures)
• Définition et réalisation de programmes de recherche & développement basés sur lesbesoins des opérateurs (accréditation CIR depuis 2008)
• Diagnostic, conseil, transfert et insertion technologique
• Formations et diffusion des connaissances
www.ite-narbonne.com
3
5
���� Thématiques de recherche
Positionnement et mission scientifique (suite)
� écologie des communautés microbiennes de dépollution
� digestion anaérobie
� biofilm et flocs en réacteurs
� composés minoritaires des matrices polluantes (ex boues compost
� matière bioréfractaire ou lentement biodégradable solide ou soluble
� représentation et évaluation multi-critère de systèmes de gestion des
charges polluantes.
6
Quelques questions scientifiques
� Rôle de la diversité sur les services rendus par les écosystèmes microbiens ?
� Impacts de l'histoire et des conditions environnementales sur les propriétés d'une population structurée
(densité, détachement, populations dans un biofilm) ?
� Impact de stress (biocides, antimicrobiens...) sur la structure des biofilms et leur dynamique de (re)croissance ?
� Caractérisation de la matière organique, accessibilité et biodégradabilité prédictive ?
� Synergies de couplages entre procédés biologiques et physico-chimiques ?
� Identification et maîtrise des flux de l’échelle procédé à l’échelle filière, proposition d’indicateurs de devenir ?
� Dissémination et survie des micro-organismes (eg, pathogènes) via l’eau, l’air et le sol après épandage ?
� Processus, facteurs biotiques et abiotiques déterminant le devenir et la dissipation des composés minoritaires ?
� Modèle déterministe ? Probabiliste ? Informatique ? Échelle micro ou macroscopique ?
� Instrumentation et gestion des réseaux de capteurs ?
� Symbiose et optimisation des procédés pour la production de bioénergie (CH4 et/ou H2) ?
� Mode de représentation de l'incertitude dans l'éco-conception des filières ?
Et bien d'autres encore…
Peut-on orienter l’activité des écosystèmes microbi ens de dépollutionpour agir et ne plus subir ?
4
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Environ 50 digesteurs (1 litre à 300 m3),sont en permanence en opération au LBE (24h/24 et 365j/an)
Grande expertise sur la digestion anaérobie
8
DéchetComplexe,hétérogène Biogaz (CH4 et/ou H2)
Digestat
Conditions réactionnellesInhibitions
Activité biologique nonmesurable
1. Caract érisation de la MO,biod égradabilit é prédictive
et cotraitements
4. Commande et optimisation desperformances
3. Modélisation et biodiversit éfonctionnelle
2. Transfert et hydrodynamique
Digestion anaérobie
5
9
bactéries homoacétogènesH2, CO2 acétate
bactériesacétogènes
ACETOGENESE
méthanogènesacétoclastes
méthanogèneshydrogénotrophes
méthane + CO2H2O +
METHANOGENESE
matières organiques simples(acides aminés, sucres)
bactéries hydrolytiques
matières organiques complexes(hydrates de carbone,
protéines, lipides)
HYDROLYSE
bactériesacidogènes
acides organiques,alcools,…
ACIDOGENESE
Digestion anaérobie: mécanismes
50-75 %
10
Digestion anaérobie: mécanismes
Effluents liquides : 2 étapes principales
Inhibition due à surcharge
Lent
1) Acidogenèse:
DCO AGV + CO2
Bacteries
acidogènes
2) Méthanogénèse:
AGV CH4 + CO2
Microrganismes
méthanogènes
Rapide
6
11
Résidus solides : 3 étapes principales
Lent
2) Acidogenèse:
DCO AGV + CO2
Bactéries
acidogènes
3) Methanogénèse:
AGV CH4 + CO2Microorganismes
méthanogènes
Rapide
1) Hydrolyse :DCO complexe monomères Lent
Digestion anaérobie: mécanismes
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Quelques définitions
Effluent = liquide dans ce cours, pas ou peu de matière en suspension,
ex lactosérum, vinasses
effluent chargé en matières en suspensionex lisier
résidu solideex fumier, paille
Demande Chimique en Oxygène (DCO)Mesure de la pollution contenue dans un effluent=quantité d ’oxygène nécessaire pour oxyder la pollution contenue dans 1 Ld ’effluentoxydation chimique forte (dichromate de potassium à température élevée)
7
13
Quelques définitions
Temps de séjour hydraulique ou temps de rétention
TSH (jours) = Volume du digesteur (m3)
Débit d ’alimentation (m3/j)
Temps de rétention du solide ou âge de boues (micro rganismes)
TRsolide (jours) = Quantité de boues présentes dans le digesteur (kg)
Quantité de boues soutirées par jour (kg/j)
Doit être suffisamment élevé pour maintenir les bactéries dans le digesteur > 10 jours à 35°C
14
Quelques définitions
Charge volumique appliquée
CVA (kgDCO/m3/jour) = Volume du digesteur (m3)
Kg DCO introduits par jour (kg/j)
CVA (kgMO/m3/jour) = Volume du digesteur (m3)
Kg MO introduits par jour (kg/j)Résidus solides
Effluents
Charge massique appliquée
CVA (kgDCO/kg/jour) = Kg microorganismes dans le digesteur (kg)
Kg DCO introduits par jour (kg/j)Effluents
8
15
Paramètres influençant le fonctionnement
1- Température psychrophile 5 à 15°C ---> technologies extensive s (réactions lentes)mésophile 15 à 45°C ---> 35-40°Cthermophile 45 à 65°C ----> 55-60°C
- chauffage du digesteur par le biogaz
2- Concentration en Demande Chimique en Oxygène (DCO) de l'effluentméthanisation adaptée:
- aux effluents de forte concentration en DCO (> 2 g DCO/L)- aux effluents chargés en matières en suspension- aux résidus solides
Procédés voie humide ou voie sèche<20% 30-40% matière sèche
16
3- pH pH optimum proche de la neutralité 6,5 à 8,5.
on peut corriger le pH dans l'alimentation du méthaniseur, éviter la chaux(précipitation de carbonate de calcium)
4- Alcalinitédue aux AGV et aux bicarbonates
nécessité d'avoir une alcalinité relativement élevée :au moins 1000 mg/L d alcalinité CaCO3
5- Production de boues5% de la DCO consommée sert à la croissance des microorganismes
Paramètres influençant le fonctionnement
9
17
6- potentiel d'oxydo-réductionabsence d ’oxygènedoit être bas : de -250 à -600 mV ---> -300 à -330 mVpour fonctionnement des méthanogènes (anaérobies strictes)
7- Nutrimentsnécessite des micro-éléments N, P C/N/P optimal = 150/4/1mais aussi Fe, Ni, Mg, Ca, Na, Co
présence importante pour la croissance des microorganismes
8- Stabilitéstabilité fonction de l'adéquation entre la charge organique appliquée et lacapacité réactionnelle des microorganismes.
si charge organique > capacité du réacteur : accumulation AGV baisse du pH inhibition méthanogènes
Digestion anaérobie : fonctionnement
18
9- Inhibitions AGV et pH, H2Acides gras longue chaîneeffluent chargé en N organique va produire de l'azote ammoniacal.Produits organiques mais phénomènes d ’adaptation
Forte80001200080003000>30002000,5 s 50-70t3s 200-600t 180-420t2s 30t1s
Modérée3500-55002500-45002500-45001000-15001500-3000
mg/LSodiumPotassiumCalciumMagnésiumN-ammoniacalSulfureCuivreChrome(VI)Chrome (III)NickelZinc
Digestion anaérobie : fonctionnement
Maximum tolérabledans le digesteur
s= solublet = total
D ’après Moletta, 2002, Tec & Doc, Lavoisier
10
19
10- Temps de retention hydraulique ou temps de séjour quelques heures (effluents liquides) à quelques jours (boues : 20 jours) ou quelques mois (cultures énergétiques + lisier s :2-4 mois)
Digestion anaérobie : fonctionnement
20
Démarrage d'un digesteur et mise en place des conditions opératoiresnécessitent un minimum de surveillance :
Débits alimentation et sortie,température,pHBiogaz : débit et composition
possibilité de contrôle automatique avec capteurs en ligne
Digestion anaérobie : contrôle et conduite
Si problème, vérifierPotentiel d'oxydo-réduction (présence d ’oxygène)Alcalinité AGVAzote (notamment N-ammoniacal)
11
21
Digestion anaérobie
C6H12O6 + 0 H2O 3 CH4 + 3 C O2
Production 375 mL CH4 par gramme de glucose éliminéBiogaz : 50% méthane, 50% CO2
Demande chimique en oxygène DCO
C6H12O6 + 6 O2 6 C O2 + 6 H2O
180 g 192 g
0.9375 g glucose 1 g DCO 0.9375/180 *3 =0.0156 moles CH4
350 NmL CH4
Exemple du glucose
Production 350 mL CH4 par gramme de DCO éliminéeQuantité maximale de méthane pouvant être produite
Digestion anaérobie : les substrats
22
% CH4 ds biogaz
100 % biodégradation
C H4 + C O2
Croissance microorganismes
Sucres
m3 CH4 /kg MO kg DCO /kg MO
50 0.375-0.40 1.06-1.14
Protéines 71 0.50 1.43
Lipides 68 0.86-1 2.46
C
Kepp and Solheim (2000). 5th European Biosolids an Organic Residiuals Conference, Wakefield, UK
méthanisation
Les substrats en théorie
12
23
C H4 + C O2+ H2 O + H2 S
Croissance microorganismes
MO biodégradable
M minérale
MO réfractaire
Eau
M minérale
MO réfractaire
Eau
méthanisation
Les substrats en réalité
digestat
24
Matière facilement biodégradable (quelques heures)
soluble, sucres, alcool, protéines
Matière lentement/difficilement biodégradable (quelques jours
Lipidescellulose
Problèmes d ’accessibilité (lignocellulose) : quelques semainesou mois
Matière non biodégradable / bioréfractaireverre, plastiquesligninebois? Plumes?
Les substrats
13
25
Prétraitements
Broyage / réduction taillemacération
Traitements biologiques (ensilage, enzymatiques) Traitements thermiques
Amélioration de la biodégradabilité
Ex: déchets d ’ abattoir prétraitement d ’hygénisation 70°C ou 133°C
En recherchethermochimiques (bases, acides, oxydants)MicroondesUltrasonsHautes pressions
26
Résidus solides – boues d’épuration
– lisiers et fumiers
– ordures ménagères
– déchets (végétaux et animaux) des IAA et abattoirs
– déchets de restaurants
– déchets de cuisine et de jardin
– résidus de récoltes
– cultures énergétiques
Les substrats
Effluents industriels liquides– vinasses
– lactosérum, eaux blanches
- ….etc
14
27
Le potentiel méthanogène des substrats
Source: AILE - Solagro- ADEME- TRAME- Août 2006
28
Sewage sludge
Cattle manure slurry
Pig manure slurry
Poultry litter
Food waste
Animal by-products
Organic MSW
Green waste
Energy crops
Matières sèches %
3-20
5-12
3-8
30-60
10-30
large gamme
15-35
30-60
30-60
Production CH4m3/tonne déchet
40-75
14-18
14-18
50-115
60-110
80-150
50-95
50-70
60-120
Source : BIOGASMAX Training
Le potentiel méthanogène des substrats/variations
15
29
Lisier porcin
Lisier bovin
Lisier poulailler
Lisier dinde
Déchets horticoles
Ensilage herbe
Ensilage mais
Restes repas
Chaumes céréales
Dégraisseurs
Pain (vieux)
Matières sèches%
7
9
15
20
10
25
30
20
85
5/50
90
Production CH4m3/tonne déchet
30
30
58
80
53
151
200
220
300
50/500
580
D’après Kotter, Séminaire Digestaero, 2008
Le potentiel méthanogène des substrats
30
Lisier porcin
Lisier bovin
Ensilage feuilles betteraves
Biodéchets ménagers
Ordures ménagères
Graisses abattoir
production CH 4 m3/tonne matière organique
150-300
150-200
250-350
400-500
150-250
600-800
D’après Buffière, Séminaire Digestaero, 2008
Le potentiel méthanogène des substrats
16
31
Lisiers et fumiers
Lisier canards
paille céréales
paille maïs
Déchets cuisine
Déchets de marchés
Déchets de légumes
Déchets de poissons
Déchets verts
Déchets ménagers
Pain vieux
production CH 4m3/tonne matière organique
200-300
400
380
630
400
330
390
250
200
240
720
Source ADEME
Le potentiel méthanogène des substrats
32
Betterave fourragère
sucrière
fanes-feuilles
ensillage feuilles
Pelouse
tonte golf
jachères
herbe fraiche
feuillages
production CH 4 m3/tonne matière organique
370
400
340-350
230
510
200
300
310
400
Source ADEME
Le potentiel méthanogène des substrats
17
33
Trèfle
Foin
Fourrage frais
Miscanthus
Ensilage fourrage
herbe
herbe sudan
trèfle
luzerne
miscanthus
chanvre
Chanvre gateau presse
production CH 4 m3/tonne matière organique
430
270
240
180
330
350
260
340
300
220
160
80
Source ADEME
Le potentiel méthanogène des substrats
34
Blé
Triticale
Seigle
Orge
mais
mais grains
mais résidu
Céréales
Céréales résidus
Céréales grains
Colza tourteau
Ensilage mais
Ensilage seigle
Ensilage Triticale
production CH 4 m3/tonne matière organique
200-370
416
350
450
340
320
650
450
350
310
450
340
400
590
Source ADEME
Le potentiel méthanogène des substrats
18
35
Farine animale
Matières stercoraires
Contenu estomac/intestin
Graisse abattoir
Graisses
Graisse usagées
Colza gruau
Huile alimentaire usagée
Huile soja/ margarine
Glycérine
production CH 4 m3/tonne matière organique
650
400-460
240
700
400
780
500
850
800
830
Source ADEME
Graisses : problèmes de contact, mousse, inhibition par acides graslongue chaine
Le potentiel méthanogène des substrats
36
Pommes de terre
Pommes de terre fanes
Pommes de terres pulpe
Résidus distillation pomme de terre
Résidus distillation fruits
Marc raisin distillé
lactosérum
Boues de flotation
Boues de STEP
production CH 4 m3/tonne matière organique
420
550
310
380
330
270
550
700
450
Source ADEME
Le potentiel méthanogène des substrats
19
37
Le cas des lisiers de porcs
Référence
Trame
Kotter*
Ademe
Buffière*
Béline*
Béline*
Carrère*
Carrère*
production CH 4
10-20 m3/tonne lisier
30 m3/tonne lisier
290 m3/tonne MO
150-300 m3/tonne MO
100-400 m3/tonne MO
3-25 m3/tonne lisier
3-5 m3/tonne lisier
90-130 m3/tonne MO
* Séminaire Digestaero, 2008
38
Essais LBELisier 1
53.65
37.02
41.6
112
4.9
Lisier 2
47.30
32.64
33.24
91
3.0
Lisier 3
56.32
38.61
52.98
74
3.9
MS (g/L)
MO (g/L)
DCOt (g/L)
mL CH4 /g DCO
L CH4 / L lisier
Le cas des lisiers de porcs
20
39
Etude Cemagref
Variation sur 20 exploitations : 100 à 420 L CH4/kg MO
1 exploitation, variation temporelle (8 semaines) 3 à 8 L CH4 /kg lisier
Stade physiologique : engraissement 10 à 20 L CH4 /L lisier
post-sevrage 15 à 25 L CH4 /L Lisier
truies 5 à 10 L CH4 /L Lisier
Utilisation d’eau et taux de dilution
Lavage des pré-fosses et inoculation
Durée et température du stockage
D’après Béline, Séminaire Digestaero, 2008
Le cas des lisiers de porcs
40
Impact du stockage du lisier
Lisier frais 350 1,31
Lisier stocké 100 3,63
Bonmati et al. 2001, Water Science and Technology, 44 (4) 109-116
Le cas des lisiers de porcs
L CH4/kg MO N-NH4+ (g/kg)
Début de méthanisation dans la fosse : éviter le st ockage
21
41
Potentiel méthanogène= potentiel méthane
= BMP (Biochemical methane potential)
Quantité maximale de méthane pouvant être produite par un substrat
Déterminé dans des conditions favorables à la méthanisationsubstrat très dilué : pas d’inhibitionajout de tampons et oligo-éléments
Biodégradabilité
350 (mL CH4/gDCO éliminé)
Volume de méthane produit (mL CH4/gDCO introduit)B =
Comment mesurer le potentiel méthanogène ?
42
Test en fioles (120 ou 500 mL), batch
Inoculum : boues de digesteurs anaérobie
Substrat à dégrader :0.3 à 0.5 g DCO ou MO/g MO de l’inoculum
Ajout de macroéléments et élements trace
Elimination de O2
Température : 35 ou 55°C
agitation 100-200 rpm ou non
Durée : 15 à 40 jours (voire 60)
Comment mesurer le potentiel méthanogène ?
22
43
Mesure du volume de biogaz- par déplacement d’eau
- par variation de pression
Composition du biogaz CH4, CO2, H2, N2, O2
possibilité de mesurer H2S
Chromatographie en phase gazeuse
Comment mesurer le potentiel méthanogène ?
44
Exemple de BMP sur lisiers
-5
0
5
10
15
20
0 5 10 15 20 25 30 35
Temps (jours)
Pro
duct
ion
cum
ulée
de
mét
hane
( m
l CH
4/ g
DC
O)
190°C170°C150°C
135°C
LB
Pro
duct
ion
cum
ulée
de
mét
hane
(m
l CH
4)
Comment mesurer le potentiel méthanogène ?
23
45
Essais en réacteurs au laboratoire
- Batch (discontinu)� potentiel méthane
� cinétique
- SBR� potentiel méthane� charge appliquée� dimensionnement
- Continu���� performances: production CH4� inhibitions
Differentes modalités d ’essai pour obtenir différentes informations
46
Durée : 20-40 jours���� BMP���� informations sur cinétiques
Temps (j)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0
50
100
150
200
250
0 5 10 15 20
Con
cent
ratio
n en
acé
tate
(k
gD
CO.m
-3)
Pro
duct
ion
de m
étha
ne
(mL
CH
4.gD
CO
intr
o-1)
Xcr
Matière rapidement hydrolysable
Matière lentement hydrolysable Xcs
Boue 1 non traitée
Boue 1 prétraitée thermiquement
Thèse Mottet, 2009
Essais en réacteurs batch
24
47
BiogazAgitation
Etape 2 : Réaction
Etape 3 : Décantation
Etape 4 : Soutirage
Etape 1 : Remplissage
Effluent
Boues enexcès
Durée : 3-4 mois Mesure du potentiel méthane
Mesure des cinétiques de dégradation
Augmentation graduelle de la charge
� charge maximale appliquée
� dimensionnement
Torrijos et al., 2009, WATER SCIENCE AND TECHNOLOGY 6(9) 2245-2251
Effluent
Essais en réacteurs SBR
SBR : Sequential Batch Reactor
48
0
5
10
15
0 20 40 60 80 100Time (days)
VS
(g/
L)
raw 150°C 170°C
Not stabilised
MO en sortie du réacteur
entrée (MOin=11-12 g/L)
0
50
100
150
200
0 20 40 60 80 100Time (days)
CH
4 (
L/m
3/da
y)
raw 150°C 170°C
Not stabilised
Production méthane
Thèse Bougrier , 2005
Durée : 4* temps de séjour (4-8 mois)���� performances: production CH4, abattements
���� inhibitions
Essais en réacteurs continus
25
49
Spécificités de la digestion anaérobie- absence d'oxygène- vitesse de croissance lente des microorganismes- température et concentrations doivent être homogènes dans le réacteur- conditions hydrodynamiques adaptées- production de biogaz (CH4, CO2 parfois H2 et H2S)
Caractéristiques des réacteurs - fermés- rétention des microorganismes (décanteur, granules, fixation sur support, …)- agités (mécanique, recirculation du biogaz ou du liquide)- systèmes de récupération du biogaz
Réacteurs de digestion anaérobie
50
A
S
G
une étape
TSH courtspH=6
A
G
S
G
acido-génèse
méthanogénèse
deux étapes
TSH longspH neutrebiomasse fixecharge + élevée
procédé plus stablepeut s'appliquer aux déchets solides
investissement moins importantplus courant
Procédés une et deux étapes
26
51
Biomasse libreBiomasse libre
Biomasse fixéeBiomasse fixée
Réacteur mélangéRéacteur mélangé
ContactContact
GranulesGranules
SupportsSupportsStatiqueStatique
MobileMobile
Procédés en voie humide
LisiersBoues
Effluentsliquides(lactosérum)
52
1- réacteur mélangé et contact anaérobie
- à l'origine utilisés pour boues de STEP- conviennent aux effluents chargés en MES( ex lisier)
décanteur : augmentation du temps derétention solide
Temps séjour mini= 10 jours
Procédés à biomasse libre
Temps de séjour hydraulique = temps de rétention solide
27
53
2- réacteur à lit de boues
séparation liquide/boue au dessus du litvitesse ascensionnelle de l'eau faible (m/heure)
3- réacteurs à compartiments ( en série)
alimentation répartie avec proportions différenteslits de boues + granules
Procédés à biomasse libre
Conviennent aux effluents liquides ex lactosérum
54
4- bassin de méthanisation ou lagune anaérobie
procédé extensif (plusieurs dizaines de milliers de m3)bassin couvert contenant un lit de bouesla température non régulée conditionne la charge appliquée.possibilité de brassage séquentiel ou d'un garnissage à l'intérieur
Procédés à biomasse libre
28
55
découplage des temps de rétention du liquide et des boues
concentrations en biomasse élevée : meilleures performances, charge appliquée plus élevée procédés intensifs
1- réacteur UASB: up-flow anaerobic sludge blanket
technologie basée sur la formation de granuleseffluent réparti sur le bas et traverse le lit de boues
technologie rustique installée dans de nombreux pays
Procédés à biomasse fixée
Convient aux effluents liquides ex lactosérum
56
2- filtre anaérobie
support fixe dans réacteur (vrac ou orienté)brassage séquentiel des supports vrac pour éviter les passages préférentiels
mécanique ou recirculation biogazrecyclage de l'effluent possible pour homogénéiser le réacteur.
Procédés à biomasse fixée
Convient aux effluents liquides ex lactosérum
29
57
3- lit fluidisé
ascendant (densité support > 1) ou descendant (densité support < 1)fluidisation assurée par circulation de l'effluent (5 à 10 m/h)concentration en biomasse élevée (30 à 40 g/L)
charge organique très importante, faible encombrementpas de risque de colmatage.
Procédés à biomasse fixée
Convient aux effluents liquides ex lactosérum
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Procédé Kompogas
Procédés voie sèche
http://www.kompogas.ch/
Réacteur piston horizontal
Agitation mécanique
appliqué aux ordures ménagères
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59http://enermac.com/Strabab-SEHL.htm
Réacteur piston horizontal
Procédés voie sèche
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Procédé Valorga
http://www.valorgainternational.fr/en/multipage.xml?pg=3&id=128079
Réacteur piston horizontal
Agitation par recirculation du biogaz (8 bars )
Procédés voie sèche
appliqué aux ordures ménagères
31
61
http://www.ows.be/pub
Procédé Dranco
mixer Déchets < 40 mm
résidus
vers post- traitement
vapeur
Réacteur pistonAgitation par recirculation du digestat
Charge: 10 à 20 kg DCO/m³ reacteur par jourTempérature : 48 - 57°C ou 35 - 40°CTemps de séjour: 15 à 30 jours
Procédés voie sèche
ex appliqué aux ordures ménagères
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Cellules ou boxes en bétonProcédé batch
Alimenté à differents moments pour production de m éthane continue
Recirculation du lixiviat
http://www.bekon-energy.de/english/products.htm
Procédés voie sèche
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63http://www.uts-biogas.com
Digesteurs à la ferme
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Nüstedt, (Allemagne) Technologie Dranco-Farm Puissance électrique :
750 kWel
cultures énergéniques
volume digesteur : 1 200 m3
http://www.ows.be/pages/ref_detail.php?prod_id=215&trans_id=44&submenu=141&choose_lang=FR
Digesteurs à la ferme
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Beck (Allemagne)
Puissance électrique : 360 kWel
lisier porcin et biomasse 3 digesteurs 900 m3 à 2 200 m3
Digesteurs à la ferme
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généralement régulé en températuremesophile 30-37°Cthermophile : 50-55°C
pH optimal : 6.5 à 7.3
Potentiel rédox : -300 à -500 mV
alcalinité 1000 mg/L CaCO 3
optimal C/N/P = 150/4/1
besoin d ’oligo éléments Fe, Ni, Mg, Ca, Na, Co
Conditions optimales de la méthanisation
Conclusion
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si température baisse (réactions lentes)
pH acide (accumulation AGV) : surcharge���� arrêter l ’alimentation
si manque de N, P ou oligo éléments
si inhibitionsNH3 (ex surcharge en protéines )par acides gras longues chainesautres
Problèmes possibles
Conclusion
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L ’alimentation d ’un méthaniseur doit être équilib rée
Conclusion
Ne pas manger trop gras, trop salé, trop sucré.
Ne pas trop manger (par rapport aux capacités du méthaniseur)
Ne pas manger trop gras, trop salé, trop azoté.