La Biométhanisation

En quoi le biogaz est-il une source d’énergie renouvelable ?

Sommaire :

I- IntroductionII-Le concept de la biométhanisation

2.1- Le bioréacteur2.2- Le digesteur

III- Les réactions chimiques et les bactéries3.1- Les réactions chimiques3.2- Les bactéries

IV- L’expérienceV- Le container moteurVI- La mise en situationVII- ConclusionVIII- Bibliographie / Remerciements

I- Introduction

Alessandro de Volta (1745-1827)

Antoine de Lavoisier (1743-1794)

I- Introduction

1787 « gas hidrogenium carbonatrum » 1865 le terme de « méthane » fut proposé.1892 ce terme fut confirmé par un congrès international de nomenclature chimique.

Travaux d'Imhoff sur les boues urbaines et de Ducellier sur les rejets d'élevages.

I- Introduction

La biomasse comprend trois familles principales :

-Les bois énergie ou biomasse solide -Le biogaz -Les biocarburants

II-Le concept de la biométhanisation 2.1- Le bioréacteur

Biogaz

CH4: 50/60%

O : 1/2%

Gaz minoritaires

CO2 : 35/40%

II-Le concept de la biométhanisation 2.2- Le digesteur

3 cycles de température :- psychrophiles (15-25 °C)-mésophiles (25-45 °C) -thermophiles (55-65 °C).

Plusieurs facteurs influent donc la qualité du biogaz obtenu tels que le pH, l’humidité, la température, la qualité des déchets, …

III- Les réactions chimiques et les bactéries3.1- Les réactions chimiques

III- Les réactions chimiques et les bactéries3.1- Les réactions chimiques

III- Les réactions chimiques et les bactéries3.2- Les bactéries

Type de bactéries Bactéries présentes

Bactéries hydrolytiques et fermentativesLes principales espèces appartiennent aux genres Clostridium, Bacillus, Ruminococcus, Enterobacteroïdes, Propionibacterium

et Butivibrio.

Bactéries acétogènes

-Les homoacétogènes des genres Clostridium, Acetobacterium, Sporomusa, Acetogenium, Acetoanaerobicum, Pelobacter

Butyribacterium, Eubacterium... -Les syntrophes des genres Syntrophobacter, Syntrophomonas,

Syntrophus... -Et les sulfato-réductrices des genres Desulfovibrio, Desulfobacter, Desulfotomaculum, Desulfomonas...

Bactéries méthanogènesCes bactéries actives sont réunis dans un groupe qui leur est

propre, qui est celui des Archaea. Les Archaea constituent un des trois statuts de règne primaire, avec les eubactéries et les

eucaryotes.

Jour 1Jour 1 Jour 7Jour 7

IV- L’expérience

Jour 1 Jour 3 Jour 7 Jour 140

50

100

150

200

250

Quantité de gaz émise au cours d'une mé-thanisation dans une éprouvette graduée de

250 mL

Quantité de gaz émise au cours d'une méthanisation dans une éprouvette graduée de 250 mL

Jour 14Jour 14

Biogaz

CH4 : 57.2%

O2 : 01.8

Gaz minoritaires : 01.7%

CO2 : 39.3%

Energie thermique

Energie mécanique

Energie électrique

V- Le container moteur

 

1) Admission1) Admission

2) Compression2) Compression

3) Combustion3) Combustion

4) Echappement4) Echappement

 

 Le nm3 ou le normal m3 de biogaz est le volume de biogaz rapporté aux conditions suivantes :•température de 273°K (0°C)•pression de 1000hPa (1 bar)•composition du biogaz: 50% CH4

Le Pci ou pouvoir calorifique inférieur est l’énergie thermique libérée par la réaction de combustion d'un kilogramme de combustible sous forme de chaleur sensible.

VI- La mise en situation

Nous avons pris comme objectif de calculer la quantité d’énergie

électrique que pourrait produire notre lycée avec les déchets issus

de la cantine scolaire s’il possédait un système de méthanisation.

 

VI- La mise en situation

500 nm3 de biogaz 290 nm3 de biogaz net (ou méthane)

290 nm3 de méthane (ou biogaz net) 2871 kWh énergie thermique

2871 kWh énergie thermique 947 kWh énergie électrique

1 tonne de déchets 50 nm3 de méthane 165 kWh

947 kWh 5.74 tonnes de déchets

 

VI- La mise en situation

Lycée 6 tonnes de déchets 990 kWh

360 000 kWh pour son fonctionnement

0.275% de sa consommation totale avec ses déchets

2181 tonnes de déchets pour combler sa consommation

1 kWh 0,1191 €

117,9 € en revendant son électricité (hors cout du digesteur)

VI- Conclusion

Procédé récent : manque de recul.

Procédé complexe: des bactéries variées et des conditions de

méthanisation strictes (températures, pH, …)

Energie renouvelable: utilisation de matières constamment renouvelées : les déchets.

Les déchets ménagersLes déchets ménagers

Stockage des déchetsStockage des déchets Echappement du

biogazEchappement du biogaz

La « salle » des moteursLa « salle » des moteurs

Transformation du biogaz en énergie électriqueTransformation du biogaz en énergie électrique

Les commandes des moteursLes commandes des moteurs

Vente de l’énergieVente de l’énergie

Transport de cette énergieTransport de cette énergie

Alimentation des foyers avec cette énergieAlimentation des foyers avec cette énergie

Ce TPE vous a été présenté par des élèves de Lapérouse : QUILLET Benjamin et TAYAC Jordan

Merci à :