Soutenance mémoire
FILIERE BIOGAZ DANS LE MONDE
La présence de méthane dans le gaz de marais a été reconnue pour la première fois par VOLTA en 1776. De ce fait, une installation de biogaz a été réalisée en 1857 dans une léproserie de la région Bombay. En 1890, le gaz issu d’une station d’épuration en Angleterre fut utilisé pour alimenter le réseau public d’éclairage. Durant la seconde guerre mondiale, les installations de biogaz se développaient dans le secteur agricole. La filière biogaz a connu un essor considérable et un développement très important au sein du continent asiatique. Ceci est dû au grand nombre d’installations recensées et au niveau de la recherche la plus avancée dans ce domaine.
Biogaz en Chine
Le programme de développement du biogaz en Chine est souvent considéré comme un succès. En 1978, 7 millions d’installations familiales ou collectives ont été dénombrées. Le fort souci de la collectivisation, ainsi que la recherche de développement de l’autonomie locale facilitent l’utilisation de la technique et favorisent le développement de la filière. Ainsi, les critères suivants ont été établis en vue de ce développement :
• « Démultiplication » de l’investissement.
• Possibilité de production suffisante de gaz
• Mobilisation collective permettant la réalisation plus aisée des travaux
• Gestion des productions et maintenance de l’installation en commun
• Un dynamisme social peu commun a provoqué une motivation et une prise en charge efficace dans ce domaine.
Les facteurs de réussite de ce programme sont surtout l’adéquation des moyens techniques et la volonté d’aboutir au développement avec la création de supports pédagogiques comme les livres, les films, les programmes télévisés, les réunions ainsi que la formation de techniciens.
Certes le contexte socio-politique explique bien le succès de ce secteur en Chine toutefois, quelques problèmes techniques constituent des limites au développement de la filière à savoir le problème de pression, la qualité de construction du dôme pouvant entraîner des fuites et la faible production en hiver.
Biogaz en Inde
Dès 1962 le programme biogaz a commencé en Inde. En 1978, 70 000 installations ont été comptées, ce qui marque un essor beaucoup moins important par rapport au lancement du programme en Chine. Le premier digesteur a été construit en Inde en 1900, néanmoins ce n’est qu’en 1937 que l’expérience indienne en matière de biogaz a démarré. Elle peut se subdiviser en trois phases :
▶ Les premiers pas de la recherche de 1937 à 1950 ont été réalisés par les chercheurs d’I.A.R.I ainsi que par de nombreux scientifiques indiens. Ils ont permis de déterminer les différents paramètres importants de la fermentation et de réaliser de nombreux digesteurs expérimentaux.
▶ La deuxième phase consistait en l’émergence des digesteurs pilotes de 1950 à 1960 qui a mis en évidence les efforts des chercheurs. Ils ont alors essayé de modifier le premier digesteur baptisé GRAMLAMMI de manière à réduire son coût. Cependant, les différents essais se sont soldés dans l’ensemble par des échecs. Durant cette période, d’importants travaux d’analyse chimique de processus ont été entrepris par l’I.A.R.I.
▶ La troisième phase désigne l’implantation de 1962 jusqu’à nos jours : le K.V.I.C offre son appui financier et technique toutefois, 6160 digesteurs seulement ont été recensés en Inde en 1975. Ceci n’engendre aucun impact sur la situation du pays à cause de la structure très insuffisante, du coût trop élevé du digesteur, de la collecte du bois ainsi que de la politique de l’Etat orientée vers l’électrification. La crise pétrolière en 1973 rend cette dernière plus difficile à réaliser.
Nombreux sont les problèmes techniques à résoudre d’où l’intervention du D.S.T dans les buts de concevoir des digesteurs ou d’améliorer les modèles existants, d’approfondir la connaissance du processus de fermentation, d’étudier la digestion d’autres déchets et d’abaisser les coûts.
Actuellement, de grands progrès ont été constatés néanmoins beaucoup restent à faire et demandent des efforts et de recherches plus approfondies
Biogaz sur le continent européen
Au moment des chocs pétroliers de 1973 et, surtout, de 1979, la plupart des pays européens cherchent à développer le biogaz » à la ferme ». Environ 300 installations sont construites en l’Europe dont plus d’une centaine en Suisse. De 1978 à 1985, un grand nombre d’installations agricoles ont été construites et qui sont chauffées à 35°C à cause du climat froid. Néanmoins, les installations sans chauffage situées sous l’étable se développent récemment. A partir de 1986, la chute des cours de l’énergie annule toute perspective de rentabilité de ces installations, encore expérimentales et dont beaucoup furent abandonnées, avec des taux d’abandon qui varient de plus de 90 % (France) à moins de 50 % (Suisse). Le développement du biogaz à partir des déchets agricoles a été freiné.
Actuellement, en Europe, tout comme dans les pays asiatiques et en Amérique, la recherche et l’application se concentrent sur les déchets solides et liquides de l’industrie.
En France, le premier appui de l’Etat pour les procédés de méthanisation remonteà 1975 dans le cadre du programme de la Délégation Générale de la Recherche Scientifique (D.G.R.S). Un programme de recherche et de développement dans le cadre d’une utilisation rationnelle de l’énergie issue de la biomasse a été lancé par le Commissariat à l’Energie Solaire en 1979 puis par l’Agence Française pour la Maîtrise de l’Energie en 1982. De 1982 à 1985, plus de 60 unités ont été suivies selon un programme d’étude aidé par l’A.F.M.E et réalisé par le G.I.D.A. De variables performances techniques et économiques s’expliquent par :
✘ La surestimation du volume de déjection à traiter.
✘ L’insuffisance de dimensionnement des circuits hydrauliques et circuits de chauffage.
✘ La motivation, l’idéologie ou l’intérêt économique de l’exploitant pour utiliser son installation.
En 1986, l’A.F.M.E a également apporté son aide pour la méthanisation en réacteur des effluents fortement concentrés en matières sèches comme les ordures ménagères. A ce jour, la France n’a plus d’aide aux installations de méthanisation. La politique énergétique et environnementale en vigueur est jusqu’à présent peu favorable au développement de la fermentation dans le secteur agricole surtout. Contrairement en Allemagne, à la fin de l’année 2005, 2700 installations de biogaz ont été répertoriées dont 2000 installations agricoles. Encouragés par des aides financières pour les cultures énergétiques et par un tarif de rachat de l’électricité garanti, les agriculteurs allemands ont trouvé un moyen de diversifier leur revenu tout en fortifiant les avantages de la bioénergie pour valoriser leurs déjections animales.
Au Danemark, une quinzaine d’installations de méthanisation pour les déjections animales ont été construites avec la première crise énergétique. En 1986, un programme de réflexion a été entrepris par l’agence pour l’Energie à cause des faibles performances techniques et économiques de ces premières unités. Ce programme est constitué par :
❖ Une analyse technico-économique de projets avec l’aide financière de l’Etat (30 %) pour la réalisation de l’installation.
❖ Construction et / ou réhabilitation de 9 unités de démonstration.
❖ Suivi sur le plan technico-économique des digesteurs et de leur accessoire.
❖ Evaluation des projets et éventuellement poursuite des travaux.
❖ Actions de communication très fortes.
Biogaz sur le continent africain
Etant donné l’insuffisance de source d’énergie dans la majorité des pays africains, à part le bois de chauffe, l’exploitation d’autres sources constitue un facteur favorable du point de vue environnemental et d’ordre socio-économique. Ainsi, un bon nombre de projets ont été réalisés en Afrique, cependant chaque projet a sa propre spécificité. Au Burundi, cette technologie a été introduite en 1980. Elle est conçue au départ, comme un programme de recherche, sous forme d’une cellule devant prouver la possibilité d’obtenir du biogaz des déchets. D’autres projets de coopération avec la Belgique, l’Allemagne et la Chine ont permis d’encadrer la construction d’installation à biogaz et de mettre en oeuvre une promotion d’installation à biogaz et de mettre en oeuvre une promotion et une diffusion de cette technologie.
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I : FILIERE BIOGAZ DANS LE MONDE
I-1- Biogaz en Chine
I-2- Biogaz en Inde
I-3- Biogaz sur le continent européen
I-4- Biogaz sur le continent africain
I-5 – Filière biogaz à Madagascar
CHAPITRE II – PROCESSUS DE BIOMETHANISATION
II-1- Définitions
Biomasse
Biogaz
Biométhanisation
Digestat
II-3 – Conditions nécessaires à la fermentation
Figure n°1 :Processus biochimique et microbiologique de la biométhanisation
Tableau n°1 :Classification des substrats biodégradables
II-3-2- Facteurs physico-chimiques
II-3-3- Facteurs technologiques
II-3-4- Autres facteurs
CHAPITRE III : TECHNOLOGIE DE FERMENTATION
III-1- Fermentation en continu
III-2- Fermentation en discontinu
III-3- Comparaison des deux technologies
III-4- Différents types de biodigesteurs
III-4-1- Biodigesteur à cloche flottante
Tableau n°2 :Comparaison des systèmes continu et discontinu
Système discontinu
Figure n°2 :Digesteur à cloche flottante
III-4-2- Biodigesteur à dôme fixe
Figure n°3 :Digesteur à dôme fixe
Figure n°4 : Digesteur plug-flow
Tableau n°3 :Comparaison du fonctionnement du dôme fixe et du digesteur à cloche flottante
III-4-3- Biodigesteur plug-flow
III-4-4- Autres biodigesteurs
a) Biodigesteur en ballon plastique
CONCLUSION
