Pour notre projet à Avévé au Togo, nous avons choisi de construire une unité de méthanisation (latrines associées à un biodigesteur) afin de produire du biogaz pour la cantine scolaire.
Vous vous demandez peut-être de quoi nous parlons ? Voici quelques explications de notre partenaire, spécialiste de la méthanisation, qui a réalisé le chantier.
Qu’est que le biogaz ?
Le Biogaz est un gaz composé à 50-70% de méthane CH4, de gaz carbonique CO2 et d’éléments traces (eau, soufre, hydrogène). Le méthane est le gaz principal consommé en Europe (gaz naturel) provenant de gisements fossiles en mer du Nord ou en Russie. Le Biogaz contient de 6 kWh/m3 d’énergie brute. En utilisation cuisson ce gaz est équivalent à : -0,5 kg de gaz propane/butane -2 kg de charbon -6 kg de bois. En utilisation carburant 1 m3 de biogaz = 0,6 l de gazole ou essence.
Comment produire le biogaz
Le biogaz est produit par la fermentation anaérobie sans oxygène de tous déchets de la vie animale ou végétale contenant de la cellulose et des sucres. Conditions essentielles d’une bonne fermentation Les trois conditions essentielles à la bonne marche de la fermentation sont les suivantes :
- Mise à l’abri de l’air
- Maintien d’une température voisine de 35°
- Réaction du milieu légèrement alcaline
1-Mise à l’abri de l’air : la fermentation méthanique conduisant à la production de méthane doit se faire sans oxygène. La moindre entrée d’air va mettre en concurrence les bactéries et conduire à la formation de gaz d’autres gaz (gaz carbonique, ammoniac…). Dans le digesteur cette mise à l’abri de l’air se fait automatiquement. 2-Maintien d’une température voisine de 35° : La température est un facteur très important. La production de gaz est nulle au-dessous de 6° et augmente ensuite avec l’augmentation de la température. A 48° l’activité des ferments diminue et à 75° ils sont détruits. 1 tonne de fumier donnera toujours la même quantité de gaz mais sur un temps plus ou moins long -en moyenne/jour : À 15° -0,15 m3/jour durant 1 an A 20° -0,3 m3/jour durant 6 mois A 25° -0,6 m3/jour durant 3 mois A 30° -1 m3/jour durant 2 mois A 35° -2 m3/jour durant 1 mois La production de biogaz n’est pas linéaire mais suit une courbe. Ainsi si on remplit une cuve de 8 m3 de fumier on obtiendra les productions/jour suivantes durant 3 mois.
Quels usages du biogaz ?
Avant de construire une unité de méthanisation il faut savoir ce qu’on veut faire du biogaz :
- Cuisson des aliments du ou des ménages de la concession
- Éclairage gaz (combien de lampes)
- Production d’électricité pour quels usages (lampes, TV, froid…)
- Pompage
Quelle quantité de biogaz ?
0,1 m3/personne/jour en moyenne Cuisson : La cuisson est le poste le plus consommateur d’énergie. En fonction des consommations actuelles on peut estimer le besoin en gaz :
- 1 kg de gaz bouteille sera remplacé par 2 m3 de biogaz. Ainsi si le ménage consomme 4 bouteilles de 6 kg/mois (24 kg) cela revient à environ 0,8 kg/jour donc il faudra 1,6 m3/jour.
- 1 kg de charbon (foyer malgache) = 0,5 m3 de biogaz, si le ménage utilise 2,5 kg/jour alors il faudra 1,25 m3 de biogaz.
- 1 kg de bois (foyer 3 pierres rendement 10%) = 0,15 m3 de biogaz, si la concession utilise 10 kg de bois par jour il faudra 1,5 m3 de biogaz/jour
Dans les concessions rurales on estime la consommation de bois à 0,35 kg/personne/jour (PERACOD 2011). Ainsi une concession de 30 personnes va utiliser 10 kg de bois qui pourra être remplacé par 1,5 m3 de biogaz soit 0,05 m3/personne/jour.
LES AVANTAGES DU BIOGAZ
Énergie bon marché
Une fois l’investissement réalisé l’énergie produite est pour ainsi dire gratuite si on exclut le temps de travail nécessaire au remplissage/vidange.
Énergie locale
Le biogaz peut remplacer le gazole/essence dans les pompes de forage ou les groupes, le pétrole des lampes, le gaz des bouteilles, les piles et l’énergie électrique centrale produite par des groupes gazole. Pas d’augmentation de prix. Pas de rupture de stock.
Fumier amélioré
Le biogaz n’est pas obtenu au détriment de la qualité du fumier. Au contraire le fumier utilisé pour sa production sera amélioré. Le fumier qui fermente à l’air perd sous forme d’ammoniac gazeux, la moitié de son azote alors que dans la fermentation celui-ci est récupéré intégralement.
Tous les déchets sont valorisables
Le gaz peut être produit par les déjections animales mais aussi tous types de déchets : déjections humaines, paille, typha, tiges de mil, paille deriz etc. La collecte des déchets pour la production d’énergie va ainsi permettre de produire du compost à haute valeur fertilisante pour enrichir les champs et augmenter les productions agricoles.
Usages multiples
Le biogaz est l’énergie à tout faire : cuisson, éclairage, électricité, pompage, force (moulin, …).
DIFFÉRENTS TYPES DE DIGESTEURS
La technologie biogaz a connu un fort développement en Asie où il y a des millions de digesteurs en fonctionnement. Il existe plusieurs modèles de digesteurs :
- Le digesteur à dôme fixe a une capacité de 6 à 10 m3. Le gazomètre est fixeavec une capacité de 1 à 2 m3 mais le gaz à pression atmosphère n’est pas utilisable à 100%. Un trou d’homme permet l’accès à l’intérieur.
- Le modèle de digesteur appelé « indien » dispose d’un gazomètre mobile en acier qui monte ou descend en fonctionde la pression du gaz. Le problème de ces digesteurs est le prix de la cloche et sa durabilité (forte corrosion dû au soufre).
- En Europe, il existe des modèles de plusieurs centaines de m3 avec un gazomètre souple. La matière est chauffée et agitée.
- En Chine il existe depuis quelques années des digesteurs souples en toile spéciale. Ces digesteurs sont adaptés pour la matière liquide.
Il existe nombre de modèles de digesteurs aussi robustes et performants.
Sécurité
- En cas de fuite du gazomètre, le gaz va buller dans l’eau et ne présente aucun risque d’explosion.
- Le gaz est stocké sous basse pression (30 à 90 mb).
- Tous les équipements utilisés (vannes, tuyaux, réchauds, etc.) sont aux normes internationales en matière d’utilisation du gaz.
- Une vanne d’arrêt de gaz est installée à la sortie du digesteur.
- Une vanne d’arrêt est installée au niveau de chaque appareil utilisant le gaz.
- L’utilisation des brûleurs requiert les mêmes règles que pour le gaz butane : ne pas laisser le brûleur allumé, ne pas couper ou endommager le tuyau d’arrivée du gaz, vérifier que le collier de raccord est bien serré, ne pas se pencher ou toucher la flamme.
- Les tuyaux de gaz externes seront changés tous les 10 ans. Tout tuyau présentant un signe de détérioration doit être remplacé.
- En cas de surpression le gazomètre va évacuer le gaz qui va buller ne présentant aucun risque pour les utilisateurs.
