Généralité sur le Biodigesteur

Télécharger le fichier pdf d’un mémoire de fin d’études

TYPE ET CARACTERISTIQUE DE BOUE OU BIOMASSE A DIGERER

Le choix de la biomasse qui va être fermentée est important. Pour optimiser la production de méthane, il est souhaitable d’utiliser des produits riches en graisses, en hydrates de carbone et en protéines. Les produits ligneux (bois, branchage) ne sont pas utilisables car ils ne sont pas dégradables par les bactéries. Outre, le type de matière organique utilisé, le mode d’incorporation (fréquence et quantité) est un élément crucial pour le bon fonctionnement de l’installation. Une alimentation du digesteur mal gérée et déséquilibrée peut engendrer un dysfonctionnement du complexe bactérien voir un blocage du digesteur en cas d’acidose (pH inferieur 7). Un digesteur en acidose doit être vidangé et il ne redevient vraiment productif que 12 à 15 semaines plus tard. Même si le elles sont peu méthanogènes, les déjections sont intéressantes à utiliser car elles permettent de régénérer les populations bactériennes (bactéries présentes dans le lisier).

VALORISATION DU GAZ EN DISTRIBUTION DE PROXIMITE POUR LA CUISSON

Le biogaz peut être revendu à des clients professionnels et particuliers. 1m3 de biogaz représente 0,5 kg de gaz bouteille. Le biogaz ne peut pas (rentabilité) être mis en bouteille. Il est donc distribué par canalisation enterrée. Le gaz est acheminé par un tuyau polyéthylène. Si le gaz est stocké, uniquement dans les cloches, il peut être a cheminé et utilisé sans pompe. Si le gaz est stocké en ballon, le client doit disposer d’une pompe (80m/h) pour aspirer le gaz lors de l’utilisation des équipements de cuisson.
Le biogaz contient de 4,5 à 6 kWh/m3 d’énergie brute (pouvoir calorifique inferieur) PCI. En cuisson, ce gaz est équivalent à : 0,5 kg de gaz propane/butane (PCI de 12 kWh/kg et rendement réchaud de 50%) 2kg de charbon (PCI de 7 kWh/kg et rendement du réchaud « malgache » de 20%) 6 kg de bois (PCI de 3kwh/kg et rendement réchaud de 10%)
Pour le carburant 1 m3 de biogaz = 0,6 L de gasoil ou essence.

SUR ELEVE

Cette variante est le dernier recourt parmi ces variantes existantes au cas où l’installation d’une station biodigesteur serait nécessaire, mais les matériaux utilisés pour les ouvrages doivent être résistant sans tenir compte de la hausse du coût d’investissement, L’ouvrage est exposé aux destructions d’origine climatique. La dégradation des matériaux est donc plus rapide par rapport à celle de la variante enterrée. Aussi, est-il indispensable que la superstructure de l’ouvrage soit strictement bétonnée.
L’étude est plus complexe sur le plan structural, à cause des dimensions du support des ouvrages. En plus, en cas de séisme cette variante est très vulnérable. Par exemple, pour un support en béton armé, il doit être bien dimensionné selon les charges. Cette variante n’a que le gain de dénivellation comme avantage.

FACTEURS LIMITANT

Les facteurs limitants des variantes sont semblables, en d’autres termes ils possèdent des points communs. Ces facteurs touchent les côtés techniques, structurales et la biochimiques.

LA MORPHOLOGIE DU SOL DU SITE :

La morphologie du terrain compte beaucoup sur la réalisation ou la mise en place d’un biodigesteur. Pour illustrer, prenons le cas des sols hydromorphes ou sol de rizière où le terrain a une faible pente et humide, le fonctionnement de la station est critique. L’eau diminue la durée de vie de l’ouvrage enterrée et la faible pente réduit l’automatisme de la digestion. Pour les terrains qui n’ont pas de faible pente, l’automatisme de la digestion fonctionne normalement.

RAPPORT C/N

Ce tableau nous montre la valeur du rapport Carbone sur Azote C/N des biomasses ainsi que leurs valeurs différentes pour chaque type.
Ce tableau a indiqué les valeurs respectives des types de boues. Les facteurs limitant sont donc les valeurs car elle peuvent affaiblir le rendement du digesteur. Si la valeur est basse, il faut ajouter des biomasses ou de matières organiques riches en graisse. Cela implique l’augmentation de la valeur de C/N en vue d’avoir une valeur plus grande. Ce rapport tient un rôle très important dans un fonctionnement biochimique d’un biodigesteur. C’est ainsi que des excréments porcins mélangés à des excréments humains ont une valeur 26, et peut donner un très grand rendement.

TEMPERATURE

La température est un des paramètres conditionnant la réussite et le rendement d’un biodigesteur. Elle assure la durée de séjour de la biomasse dans le digesteur. Chaque nature de biomasse a son propre température, pour respecter la durée de séjour définie par ce paramètre, il faut donc maintenir la température dans le digesteur. C’est la raison pour laquelle nous nous sommes étalés, précédemment, sur l’analyse de variante attendu qu’il est possible de maîtriser cette température malgré quelques difficultés.
Dans les applications techniques, on distingue trois domaines de température comme le tableau suivant met en évidence.

NATURE DE MATERIAUX DE CONSTRUCTION

La nature des matériaux tient aussi un rôle important car elle est un facteur de rétention de température. Les plus efficaces sont donc le béton armé car grâce à son épaisseur, les caractéristiques des matériaux ont le pouvoir de rétention. Les plastiques ne sont pas plus efficaces que le béton car le transfert de chaleur est plus rapide donc, la température intérieure du digesteur diminue plus rapidement.
Les autres matériaux sont efficaces mais avec de nombreuse précautions à prendre. Par exemple, pour un digesteur métallique, il est nécessaire de l’enterrer pour avoir une température stable.

SOLUTION PROPOSEE

La solution proposée parmi ces variantes est le type enterré car il représente plus de point fort sur la mise en place, la technicité et sur l’automatise de la station. En plus, c’est cette variante qui s’accorde avec les contraintes et les problématiques dans le Fokontany Mananjara Ouest.

ACCES AU SERVICE D’ASSAINISSEMENT ET A ACCES A L’EAU POTABLE

La situation de l’assainissement et l’accès à l’eaupotable est un des points importants dans le secteur Eau, Hygiène Assainissement. Pour illustrer, pour le cas de Mananjara Ouest, le taux d’accès au service d’assainissement est faible. Ainsi, la vidange et le rejet sont des problèmes. Ce sont ces raisons qui poussent à l’étude de faisabilité d’une station biodigesteur du fokontany.

ACCES AU SERVICE ASSAINISSEMENT

Cette partie mettra en évidence les infrastructures d’assainissement existantes dans le fokontany et leur accessibilité. Dans ce fokontany, l’accès aux latrines publiques est encore un problème car il n’y a que quatre latrines publiques. Elles ne sont pas réparties convenablement dans les secteurs. Par contre, certains gens ont leur propre latrine. D’autres n’ont pas le moyen de construire leurs propres infrastructures. La défécation à l’air libre et à évacuation directe règnent donc dans les secteurs concernés. Les types de latrine rencontrés dans le site sont montrés par les figures ci-après.
D’un seul coup d’œil, les secteurs sont loin d’être assainis vu l’insalubrité des canaux et le non revêtement du sol. Le secteur eau et assainissement a besoin, au moins, d’amélioration ou encore de restructuration. Peut-être que le nombre des can aux d’évacuation dans les secteurs serait suffisant mais leur efficacité reste encore une problématique grave.
Des canaux d’évacuation des eaux usées des industries existent mais ils ne sont pas normalisés, car non seulement ils fonctionnent avec des dimensions insuffisantes et mais également avec un grand débit. Le problème touchant l’évacuation deseaux usées domestiques, industrielles et pluviales se présente également ainsi. Elles sont aussi évacuées par des simples canaux qui se rejettent dans les milieux naturels. La plupart de ces canaux sont en terre et à système unitaire. Donc, plusieurs d’entre ces canaux d’évacuation nécessitent un régabaritage. Bref, le secteur eau et assainissement a besoin d’être développé dans cette grande ville de Madagascar ainsi que dans ce fokontany.

Table des matières

Chapitre 1. Généralité sur le Biodigesteur
1.1 Principe de fonctionnement
1.1.1 Définition
1.1.2 Eléments constitutifs
1.1.3 1.3-Schéma de fonctionnement
1.2 Type et caractéristique de boue ou biomasse à digérer
1.3 Condition d’efficacité d’un digesteur
1.3.1 Température
1.3.2 Rapport carbone/azote (C/N)
1.3.3 Étanchéité
1.3.4 l’humidité
1.3.5 Potentiel en Hydrogène
1.3.6 l’inhibition
1.3.7 Les atouts des digestions anaérobies
1.4 Quantité ou rendement d’un type de boue
1.5 Valorisation des gaz produits
1.5.1 Valorisation du gaz en distribution de proximité pour la cuisson
1.6 Type d’équipement
Chapitre 2. Etude de variantes
2.1 Cas possible :
2.1.1 Ouvrages enterré
2.1.2 Semi-enterré
2.1.3 Sur élevée
2.2 Facteurs limitant
2.2.1 La morphologie du sol du site :
2.2.2 Rapport C/N
2.2.3 Température
2.2.4 Nature de matériaux de construction
2.3 Solution proposée
Chapitre 3. Etude de faisabilité d’une deuxième station biodigesteur de Mananjara Ouest
3.1 Généralité sur la zone d’étude
3.1.1 Localisation
3.2 Accessibilité
3.3 Démographie
3.4 Accès au service d’assainissement et à accès à l’eau potable
3.4.1 Accès au service Assainissement
3.4.2 Accès à l’eau potable
3.5 Résultats des enquêtes auprès du Fokontany concerné
3.5.1 Ménage cible
3.6 Fréquence de vidange
3.7 Etude technique
3.7.1 Contexte général
3.7.2 Dimensionnement des ouvrages
3.8 Valorisation des boues
3.8.1 Traitement simple de boues fécales
3.8.2 Traitement anaérobique de boues fécales
3.9 Gestion du système
3.9.1 Aspects organisationnels
3.9.2 Aspects logistique
3.9.3 Aspects financières
3.10 Valorisation des boues épaissis
3.10.1 Matières utilisées
3.10.2 Système de compostage
3.10.3 Etapes du compostage
3.11 Impacte vis-à-vis de l’Assainissement et de l’environnement
Conclusion 

Télécharger le rapport complet