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Mis à jour le 24 juin 2024

Biogaz

Le biogaz est une source d’énergie renouvelable, générée par la digestion anaérobie de matières organiques, par exemple :

  • les déchets agricoles,
  • fumier
  • les déchets municipaux,
  • matériel végétal,
  • eaux usées
  • les déchets verts,
  • le gaspillage alimentaire, ou
  • culture spécifiquement cultivée à cet effet.

Les micro-organismes génèrent du biogaz dans un environnement sans oxygène en décomposant la matière organique en un produit final composé de méthane (CH4) et de dioxyde de carbone (CO2). Le principal composant utile du produit final est le méthane.

Histoire du biogaz #

L’histoire remonte à l’Antiquité. La première utilisation enregistrée remonte au 10esiècle avant JC. À l’époque, le biogaz issu de la décomposition de la matière organique fournissait de la chaleur à l’eau du bain. Au 17esiècle, Jan Baptista Van Helmont, un chimiste flamand, a noté que la matière organique en décomposition produisait des gaz inflammables. Cependant, ce n’est qu’au 19ème siècle que la science derrière a commencé à prendre forme.

En 1808, Sir Humphry Davy a démontré que le méthane était présent dans les gaz produits par la digestion anaérobie du fumier de bétail. Cette découverte a ouvert la voie à d’autres recherches et développements. La première utilisation pratique au sens moderne a eu lieu en 1895 à Exeter, en Angleterre. Le biogaz collecté à partir du traitement des eaux usées a éclairé les lampadaires.

Le 20esiècle a vu des progrès significatifs dans la technologie. L’Inde et la Chine ont joué un rôle important, les usines de biogaz sont devenues une partie importante de leur infrastructure énergétique rurale. La Commission indienne des industries Khadi et villageoises a joué un rôle crucial dans la promotion de la technologie dans les zones rurales à partir des années 1960. La Chine a également développé un programme massif, résultant en des millions d’usines à petite échelle à travers le pays à la fin du 20esiècle.

Aspects techniques #

La production de biogaz implique une série de réactions biochimiques complexes. Ils sont généralement divisés en quatre étapes : hydrolyse, acidogénèse, acétogenèse et méthanogenèse.

  1. Hydrolyse : À ce stade, les molécules organiques complexes telles que les glucides, les protéines et les graisses sont décomposées en sucres, acides aminés et acides gras plus simples par des enzymes hydrolytiques.
  2. Acidogénèse : Les produits de l’hydrolyse sont ensuite convertis en acides gras volatils, alcools, hydrogène et dioxyde de carbone par des bactéries acidogènes.
  3. Acétogenèse : À ce stade intermédiaire, les bactéries acétogènes convertissent les acides gras volatils et les alcools en acide acétique, en hydrogène et en dioxyde de carbone.
  4. Méthanogenèse : Enfin, les archées méthanogènes produisent du méthane et du dioxyde de carbone à partir de l’acide acétique, de l’hydrogène et du dioxyde de carbone. Cette étape est cruciale car elle détermine l’efficacité et le rendement du processus de production.

Il existe différentes configurations d’installations de biogaz, telles que des réacteurs à dôme fixe, à tambour flottant et à écoulement piston. Ces usines peuvent varier en taille, allant de petites unités domestiques à de grands systèmes industriels. Le choix de la conception dépend de facteurs tels que la disponibilité des matières premières, les conditions climatiques et l’utilisation prévue.

Le biogaz produit est souvent utilisé directement pour la cuisson, le chauffage et l’éclairage. Alternativement, des moteurs à combustion ou des turbines le convertissent en électricité. La digestion anaérobie génère du digestat comme sous-produit. Le digestat est riche en nutriments, c’est un engrais organique de haute qualité.

Plus de biogaz ? #

Une propriété intéressante du biogaz brut est qu’il contient à la fois du dioxyde de carbone et du méthane. Le dioxyde de carbone peut être converti en plus de méthane en utilisant de l’hydrogène supplémentaire et un système comme le réacteur UPSOM de GRZ.

Usine GreenGas à Aigle avec le réacteur de méthanisation UPSOM de GRZ. Il fonctionne sur une autre source de dioxyde de carbone que le biogaz brut.
Usine de méthanisation d’Aigle avec le réacteur de méthanisation UPSOM de GRZ, applicable également à d’autres sources de dioxyde de carbone que le biogaz brut.

En conclusion, la technologie du biogaz offre un moyen durable de gérer les déchets et de produire de l’énergie renouvelable. Aujourd’hui, les techniques de production de biogaz progressent et les préoccupations environnementales croissantes concernant l’utilisation des combustibles fossiles sont de plus en plus importantes.

Par conséquent, le biogaz continuera probablement à jouer un rôle important dans le paysage énergétique mondial.

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