BIOMAN – Les ultrasons pour la digestion de la biomasse
- L’énergie produite à partir du biogaz est l’une des ressources renouvelables les plus importantes et dépend d’un approvisionnement en substrats et en déchets compatible avec une utilisation responsable des terres arables et une production sûre de denrées alimentaires et d’aliments pour animaux.
- BIOMAN est un projet financé par l’UE visant à étudier plusieurs stratégies et technologies de prétraitement physique et enzymatique pour les installations de biogaz.
- Les ultrasons de puissance constituent une méthode éprouvée pour améliorer la digestion de la biomasse et ainsi augmenter considérablement le rendement en biogaz.
Production de biogaz avec boucle de réinjection
BIOMAN
Les déchets biologiques tels que le fumier et les résidus agricoles constituent une ressource abondante pour la production, en Europe et dans le monde. Cependant, comme ces substrats contiennent une forte proportion de fibres (5–80% de la teneur en matière sèche) présentant un faible potentiel méthanogène, les bénéfices économiques liés à l’exploitation d’une installation de biogaz sont souvent insuffisants pour assurer sa rentabilité, en raison du faible rendement en biogaz par tonne. Il a été démontré que les prétraitements (par exemple mécaniques, thermiques, chimiques et biologiques) permettent d’améliorer le rendement en biogaz (Angelidaki & Ahring, 2000; Uellendahl et al., 2007). Dans le cadre du projet Bioman, un concept de traitement pour la boucle de réinjection est étudié afin d’augmenter le rendement en biogaz par tonne de déchets de biomasse, à condition que les bénéfices du traitement dépassent les coûts d’exploitation pour garantir la viabilité économique.
BIOMAN développera, pour un ensemble de PME, des stratégies et technologies de prétraitement physique et enzymatique destinées aux installations de biogaz. Cela permettra aux PME membres du consortium de commercialiser des solutions complètes et au secteur agricole d’exploiter des installations de biogaz utilisant directement du fumier bovin et de la paille.
La boucle de réinjection
La « boucle de réinjection » sert à produire du biogaz à partir de substrats récalcitrants à faible potentiel énergétique et à forte teneur en lignocellulose, en combinant différents traitements mécaniques et enzymatiques, voir Figure 1. La réduction de taille, les ultrasons et les traitements enzymatiques sont les technologies qui seront utilisées dans la boucle de réinjection et appliquées à des biomasses prédigérées et déshydratées avant leur recirculation vers le réacteur de biogaz. La viabilité économique globale constitue un objectif essentiel (Uellendahl et al. 2013).
Remerciements
BIOMAN est financé par le septième programme-cadre de l’Union européenne, géré par REA – Agence exécutive pour la recherche: (FP7/2007-2013) dans le cadre de la convention de subvention n0 FP7-SME-2012, 315 664, « BIOMAN ».
Informations utiles
Qu’est-ce que le biogaz et de quoi est-il composé ?
Le biogaz est un mélange de gaz produit par la décomposition de matières organiques en l’absence d’oxygène. Ses principaux composants sont le méthane (CH₄) et le dioxyde de carbone (CO₂). Les principaux composants du biogaz sont le méthane (CH₄) et le dioxyde de carbone (CO₂). Le biogaz peut être produit à partir de matières premières telles que les déchets agricoles, le fumier, les déchets municipaux, les matières végétales, les eaux usées, les déchets verts ou les déchets alimentaires. Il s’agit d’une source d’énergie renouvelable qui présente, dans de nombreux cas, une très faible empreinte carbone.
Comme le méthane, l’hydrogène et le monoxyde de carbone (CO) peuvent être brûlés ou oxydés en présence d’oxygène, le biogaz est utilisé comme source d’énergie renouvelable. Cette énergie est principalement utilisée comme combustible et pour le chauffage, ou convertie en électricité et en chaleur au moyen d’un moteur à gaz.
Pourquoi un prétraitement est-il nécessaire pour la production de biogaz ?
Les déchets biologiques tels que le fumier et les résidus agricoles contiennent une forte proportion de fibres (5–80% de la matière sèche) présentant un faible potentiel méthanogène, ce qui rend souvent les installations de biogaz non rentables en raison du faible rendement en biogaz par tonne. Des prétraitements (mécaniques, thermiques, chimiques et biologiques) sont utilisés pour améliorer le rendement.
Quel rôle jouent les ultrasons de puissance dans la digestion de la biomasse ?
Les ultrasons de puissance constituent une méthode éprouvée pour améliorer la digestion de la biomasse et augmenter considérablement le rendement en biogaz. Dans la boucle de réinjection, les ultrasons sont l’une des principales technologies de désintégration utilisées aux côtés de la réduction de taille et des traitements enzymatiques.
Comment trouver le système à ultrasons adapté à mon procédé ?
Hielscher propose des processeurs à ultrasons de laboratoire et de qualité industrielle (jusqu’à 16 000 W) et examinera avec vous vos exigences spécifiques afin de vous fournir un système adapté à votre installation de digestion ou de prétraitement.
La sonication améliore-t-elle la digestion aérobie des boues activées en excès ?
La sonication est un moyen efficace d’améliorer la digestion des boues. Les ultrasons améliorent le procédé en augmentant la rupture des parois cellulaires et la biodisponibilité du substrat, ce qui accroît, dans la digestion anaérobie, le rendement en méthane par tonne de déchets de biomasse. Pour la digestion aérobie des boues activées en excès (WAS), le même mécanisme de sonication accélère également la désintégration et l’hydrolyse et peut réduire le volume des boues. Découvrez les avantages du traitement par ultrasons pour la digestion aérobie des boues activées en excès (WAS) !
Bibliographie/Références
- Karaalp, Duygu (2014): Enhancement of Biogas Production from Laying Hen Manure via Sonolysis as Pretreatment. Journal of Bioprocessing & Biotechniques 04(06), January 2014.
- Kavitha S., Jessin Brindha G.M., Sally Gloriana A., Rajashankar K., Yeom I.T., Rajesh Banu J. (2016): Enhancement of aerobic biodegradability potential of municipal waste activated sludge by ultrasonic aided bacterial disintegration. Bioresource Technology 2016 Jan;200:161-169.
- C. M. Braguglia, G. Mininni, A. Gianico (2008): Is sonication effective to improve biogas production and solids reduction in excess sludge digestion? Water Science Technology 1 March 2008; 57 (4): 479–483.
- Uellendahl, H., Njoku, S.I., Kragelund, C., Ottosen, L.,Ruiz , B.(2013): Boosting the economy of manure based biogas plants. Proceedings of the International Anaerobic Digestion Symposium at BiogasWorld 2013, April 23- 25, Berlin.
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