BIOMAN – Ultrasons pour la digestion de la biomasse
- L'énergie produite à partir du biogaz est l'une des ressources renouvelables les plus importantes et est conditionnée par 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 pour l'étude de plusieurs stratégies et technologies de prétraitement physique et enzymatique pour les usines de biogaz.
- Les ultrasons de puissance sont une méthode éprouvée pour améliorer la digestion de la biomasse et augmenter ainsi le rendement en biogaz de manière significative.
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 grande quantité de fibres (5 à 80 % de la matière sèche) avec un faible potentiel de méthane, les avantages économiques pour l'exploitation d'une usine de biogaz sont souvent trop faibles pour être économiquement rentables en raison du faible rendement en biogaz par tonne. Pour améliorer le rendement en biogaz, des prétraitements (mécaniques, thermiques, chimiques et biologiques) se sont avérés bénéfiques (Angelidaki & Ahring, 2000 ; Uellendahl et al., 2007). Dans le cadre du projet Bioman, un concept de traitement pour la boucle de réinjection est étudié dans le but d'augmenter le rendement en biogaz par tonne de biomasse résiduelle, à condition que les avantages du traitement dépassent les coûts d'exploitation pour assurer la durabilité économique.
BIOMAN développera pour une série de PME des stratégies et des technologies de prétraitement physique et enzymatique pour les usines de biogaz. Les membres du consortium de PME pourront ainsi proposer des solutions complètes sur le marché et permettre au secteur agricole d'exploiter des installations de biogaz directement à partir de fumier et de paille de bovins.
La boucle de réinjection
“La boucle de réinjection” ́ est de produire du biogaz à partir de substrats récalcitrants à faible teneur énergétique et à forte teneur en lignocellulose, en combinant une série de traitements mécaniques et enzymatiques (voir figure 1). La réduction de la taille, les ultra-sons et les traitements enzymatiques sont des technologies qui seront utilisées dans la boucle de réinjection et seront appliquées aux biomasses prédigérées et déshydratées avant la recirculation dans le réacteur à biogaz, l'accent étant mis sur la durabilité économique globale (Uellendahl et al. 2013).
Remerciements
BIOMAN est financé par le septième programme-cadre de l'Union européenne, géré par l'Agence européenne pour la sécurité et la santé au travail. REA – Agence exécutive de recherche(FP7/2007-2013) dans le cadre de la convention de subvention n0 FP7-SME-2012, 315664, “BIOMAN”.
Qu'il faut savoir
Qu'est-ce que le biogaz et de quoi est-il composé ?
Le biogaz est un mélange de gaz issu de 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, dans de nombreux cas, présente une empreinte carbone très faible.
Comme le méthane, l'hydrogène et le monoxyde de carbone (CO) peuvent être brûlés ou oxydés avec de l'oxygène, le biogaz est utilisé comme source d'énergie renouvelable. Cette énergie est principalement utilisée comme carburant et à des fins de chauffage, ou elle est convertie en électricité et en chaleur par le biais 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 à 80 % de la matière sèche) présentant un faible potentiel de méthane, ce qui rend souvent l'exploitation des installations de biogaz non rentable en raison du faible rendement en biogaz par tonne. Des traitements préalables (mécaniques, thermiques, chimiques et biologiques) sont mis en œuvre pour améliorer ce rendement.
Quel rôle joue l'ultrason 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. Au sein du circuit de réinjection, les ultrasons font partie des principales technologies de désintégration utilisées, aux côtés du broyage et des traitements enzymatiques.
Comment trouver le système à ultrasons adapté à mon procédé ?
Hielscher propose des appareils à ultrasons de qualité laboratoire et industrielle (jusqu'à 16 000 W) et analysera vos besoins spécifiques afin de vous fournir un système adapté à votre configuration de digestion ou de prétraitement.
La sonication améliore-t-elle la digestion aérobie des boues activées résiduaires ?
La sonication est un moyen efficace d'améliorer la digestion des boues. Les ultrasons améliorent le processus en favorisant la rupture des parois cellulaires et en augmentant la biodisponibilité des substrats, ce qui, dans le cadre de la digestion anaérobie, augmente le rendement en méthane par tonne de biomasse résiduelle. Dans le cas de la digestion aérobie des boues activées résiduelles (WAS), ce même mécanisme de sonication accélère également la désintégration et l'hydrolyse et permet de réduire le volume des boues. Découvrez les avantages du traitement par ultrasons dans la digestion WAS aérobie !
Littérature/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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