Impacts sur les composantes physiques de l’environnement

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Description morphologique

La jacinthe d’eau peut se présenter sous différentes aspects dans la forme, la couleur de ses fleurs et de ses feuilles, et aussi selon l’âge de la plante. La taille et la morphologie de cette plante varie en fonction des concentrations en nutriments, plus précisément le phosphore et l’azote dans son milieu. C’est une plante aquatique vasculaire arrondie, debout, et brillante.
La jacinthe d’eau nécessite beaucoup de lumière et des déchets en suspension dans l’eau pour se nourrir. Elle est adaptée sur une eau calme entre 13 et 16°C, la température hors de 34°C la tue. La plante tolère un pH de 5,0 à 7,5.
C’est une plante flottante à la surface de l’eau ou dans la boue. Comme toutes les plantes, la jacinthe d’eau comprend les feuilles, les tiges, les racines, la fleur, le fruit et les graines.
 LES FEUILLES : de couleur verte, de forme arrondie, les feuilles sont lisses et épaisses. La jacinthe d’eau est composée de 3 à 5 feuilles arrondies et ces feuilles sont pareilles à celles des orchidées (10 à 20 cm de diamètre).
 LES TIGES : 1 cm à 2,5 cm de diamètre (et jusqu’à 6 cm) et 30 cm de long.
Les tiges de forme cylindrique droite avec une petite section sont gonflées comme des ballons afin de servir de flotteurs. Dans certains pays d’Asie, ces tiges poussent de 0,5 à 1 m par jour.
 LES RACINES : le système racinaire permettant de capter les nutriments dans l’eau pour la croissance de la plante, la racine de la jacinthe (30cm sous l’eau) est de couleur bleu foncée mais il change de couleur, en blanc lors de son développement dans l’obscurité. Ce système racinaire même contient des colorants solubles, toxiques pour les herbivores. Or, elles constituent plus de 50% de la biomasse d’une population de jacinthe d’eau.

Luttes contre la jacinthe d’eau et leurs usages possibles 

L’existence de la jacinthe d’eau peut provoquer une variété de problèmes comme l’ obstacle au transport fluvial (accès aux lacs, aux rivières d’eau douce peut être entraver par des tapis de jacinthe d’eau), les problèmes liés à la pêche (la jacinthe complique l’accès à des sites), le blocage de canaux d’irrigation et cours d’eau causant des inondations (le développement très dense de la jacinthe arrive à former un barrage en provoquant des inondations dangereuses), et le blocage des installations des pompages.
Pour contrôler la prolifération de la jacinthe, à part les méthodes de lutte existantes : la lutte physique, la lutte chimique et la lutte biologique ; l’utilisation de cette plante sous différentes formes est aussi un moyen efficace pour la maîtriser car elle possède plus de 95 % d’eau, un tissu fibreux et une teneur élevée en protéines.

La lutte physique

C’est une solution à court terme car l’élimination mécanique de la jacinthe suscite l’utilisation des équipements lourds comme les tondeuses mécaniques, les machines à draguer qui sont coûteuses. Ce type de lutte ne peut pas faire face à des infestations très importantes, elle est adaptée pour des zones petites.

La lutte chimique

L’utilisation des herbicides est favorable contre la jacinthe, ils sont faiblement toxiques pour les invertébrés aquatiques. Par contre, le sulfate et le chélate de cuivre peut être toxiques pour les milieux aquatiques.
Cette méthode est responsable de la nuisance de l’environnement et la santé des populations en buvant l’eau dans les cours d’eau.

La lutte biologique

L’utilisation des ennemis naturels de la plante spécifie cette dernière lutte contre la jacinthe, comme les insectes et les poissons herbivores.

Leurs usages possibles

Les utilisations possibles de la jacinthe d’eau sont : la fabrication de meuble, la fabrication des  panneaux de fibre, la confection de fil et de corde, la production de biogaz, le traitement d’eau, la préparation d’engrais ou de compost, la vannerie, la fabrication de briquettes de charbon, la fabrication du papier, l’alimentation des poissons, les fourrages pour animaux.

La fabrication de meuble

Les meubles confectionnés à partir de jacinthe sont de qualités. Les racines de cette plante bouillies et séchées, sont assemblées en cordelettes puis tressées autour d’une armature en bambou. Cet artisanat dynamisme l’activité économique et permet un ralentissement visible de l’invasion de la plante.

La fabrication des panneaux de fibres

La formation des panneaux de fibres se fait comme suit : les tiges de jacinthe d’eau hachées sont réduites par ébullition, puis lavées avec de la pâte à papier.
Un agent de filtrage, tels que le kaolin permet de filtrer les fibres à partir de ce mélange et équilibre ainsi le pH. Les panneaux sont formés dans un cadre, puis finis dans une presse à bras et suspendus pour sécher. Il en résulte des couches très épaisses des fibres à papier et sont utilisées comme des séparations ou des plafonds, des matériaux de toiture.
A Dhaka, le « BUILDING RESEARCH INSTITUTE » a développé une usine de production de fibres après avoir effectué un travail expérimental sur la production de panneaux de fibres à base de jacinthes. Ces panneaux de fibres sont très résistants, leurs propriétés physiques sont suffisamment bonnes pour l’utilisation à l’intérieur des cloisons.

La confection de fil et de corde

La fibre de la tige de la jacinthe est indispensable pour la confection des cordes. La tige de la plante est déchiquetée afin d’exposer les fibres dans le sens de la longueur. Une fois déchiquetée, laisser sécher pendant plusieurs jours. La corde finie est traitée avec du méta- bisulfite de sodium pour l’empêcher de pourrir.
Les cordes sont plus souvent exploitées par les fabricants de meubles locaux pour la production d’objets élégants.

La fabrication du papier

Les tiges de la jacinthe font parties des matières premières pour la fabrication des papiers. Le tissu fibreux de jacinthe contient des matières organiques comme la cellulose utilisée pour cette fabrication. Des expériences ont montré que l’utilisation seule de la fibre de jacinthe d’eau ne donne pas des bons résultats sur la qualité du papier. Il est conseillé de la mélanger avec les déchets de papier ou de jute pour avoir de bon papier. Avant le chauffage, la pâte est dosée avec de la poudre décolorante, du carbonate de calcium et du carbonate de sodium.

L’alimentation des poissons

Des poissons comme le tilapia et la carpe herbivore peuvent contrôler la prolifération de la jacinthe. Ces poissons mangent des plantes aquatiques submergées ou flottantes et graminées. Pour le cas de la carpe herbivore, elle peut manger de la plante aquatique au maximum de 18-40% de son propre poids en une journée.

Les fourrages pour animaux

La jacinthe sous forme déshydratée avec addition de mélasse peut être incorporée dans l’alimentation du bétail. En Chine, les éleveurs de porcs découpent et font bouillir la jacinthe d’eau avec des déchets de légumes, du riz et du sel afin d’alimenter leurs porcs mais la teneur élevée en potassium, en chlorure et en eau de la plante limite cette possibilité.

Les différents types de biodigesteurs

La décomposition des matières organiques, animales ou végétales durant le processus de fermentation en anaérobie permet de libérer le biogaz que l’on appelle aussi par ‟biométhane” ou ‟gaz naturel renouvelable” ou encore ‟gaz de marais”. L’hydrocarbure qui est le méthane, constituant majeur de ce biogaz se produit naturellement (dans les marais, dans une quantité de fumier, dans des décharges de matières putrescibles), mais une méthode artificielle peut se produire dans des biodigesteurs, installations de traitement des substrats pour la production du biogaz.
Actuellement, cinq modèles de biodigesteurs se répartissent à travers le monde. Ils se distinguent du choix de la technologie à appliquer (la forme et la conception du réacteur : à l’air libre ou souterraine, continue ou discontinue, dureté de matériaux que ce soit en métal ou en plastique), du type de matières premières disponibles à digérer, du climat, et de la disponibilité financière. Ce sont le:
– biodigesteur à cloche flottante ou de type Indien.
– biodigesteur à dôme fixe ou de type Chinois.
– biodigesteur plug-flow.
– biodigesteur en ballon plastique.
– biodigesteur hybrides Indo/Chinois.

Les différents types de microorganisme intervenant dans la fermentation méthanique

 Les bactéries hydrolytiques : les bactéries hydrolytiques sont les premières responsables de la dégradation des polymères organiques.
 Les bactéries acidogènes : les bactéries responsables de l’acidogenèse sont anaérobies facultatives et anaérobies strictes. Les plus connues sont les entérobactéries, les Clostridium et les bactéries sulfato-réductrices.
 Les bactéries acétogènes : les bactéries acétogènes sont des bactéries productrices obligées d’hydrogène encore appelées O.H.P.A (Obligate Hydrogen Producing Acetogenic Bacteria). Ce sont des bactéries anaérobies strictes. Elles sont encore très mal connues, mais on peut citer Desulfovibrio et Clostridium thermoaceticum.
 Les bactéries méthanogènes [25] [27] : les bactéries méthanogènes sont responsables de la formation du méthane. Les bactéries méthanogènes sont classées dans les Archéobacteria. Les bactéries méthanogènes sont anaérobies strictes et à croissance lente. Leurs temps de génération peuvent aller jusqu’à 49 heures. Ces bactéries méthanogènes peuvent se présenter sous des formes différentes. Par exemple, ce sont les bactéries méthanogènes hydrogénophiles qui réduisent le CO2 en méthane (CH4) et ce sont les bactéries méthanogènes acétoclastiques qui transforment l’acétate en méthane.

Les conditions nécessaires pour la fermentation méthanique

La qualité et la quantité du biogaz dépendent des trois critères suivants :
la qualité du substrat .
les facteurs physico-chimiques de fermentation .
les facteurs technologiques.

Potentiel hydrogène (pH) [1] [2]

Les microorganismes nécessitent un pH aux alentours de la neutralité pour survivre. Lors de la fermentation, elle peut s’effectuer entre 6,6 et 7,6.
Au début de la fermentation, il est normal d’avoir une légère acidité, il suffit d’attendre et réduire l’apport de substrat. Mais une chute de pH signifie un dysfonctionnement, il faut donc ajouter du bicarbonate de soude (jusqu’à 5g/l) ou de la chaux dans le substrat dès le commencement pour réduire ce risque.
En milieu basique, la fermentation aboutit à la formation de H2S qui pollue le gaz produit. Au cas où le pH s’élèverait d’une manière persistante, un apport de matières végétales est nécessaire afin de combler l’excès d’azote dans le substrat.

Rapport carbone-azote (C/N) [2]

Ce rapport donne la teneur en nutriments du substrat c’est-à-dire la proportion de carbone par rapport à l’azote. Ces deux éléments sont parmi les principaux nutriments des micro-organismes : le carbone comme source d’énergie et l’azote comme un élément de l’édification des structures cellulaires. Le rapport idéal est de 25/1 à 30/1.
En excès de carbone, il y a un ralentissement du processus du fait que l’azote va être digéré rapidement. Par contre, s’il y a trop peu de carbone, cela va entrainer un arrêt total du processus car le carbone va être consommé rapidement et l’azote en trop s’évapore sous forme d’ammoniac.

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Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I : Généralités sur la jacinthe d’eau et leurs usages possibles
1.1 La jacinthe d’eau [10] [14] [17] [19] [24] [28] [30]
1.1.1 Historique
1.1.2 Systématique
1.1.3 Description morphologique
1.1.4 Dispersion de la plante à travers le monde
1.1.5 Multiplication de la jacinthe d’eau
1.1.6 Ecologie de la plante
1.1.7 Composition chimique de la plante
1.1.8 Rôle de la jacinthe d’eau
1.2 Luttes contre la jacinthe d’eau et leurs usages possibles [10] [29]
1.2.1 Luttes contre la jacinthe
1.2.1.1 La lutte physique
1.2.1.2 La lutte chimique
1.2.1.3 La lutte biologique
1.2.2 Leurs usages possibles
1.2.2.1 La fabrication de meuble
1.2.2.2 La fabrication des panneaux de fibres
1.2.2.3 La confection de fil et de corde
1.2.2.4 La production de biogaz
1.2.2.5 Le traitement d’eau
1.2.2.6 La préparation d’engrais ou le compost
1.2.2.7 La vannerie
1.2.2.8 La fabrication de briquettes de charbon
1.2.2.9 La fabrication du papier
1.2.2.10 L’alimentation des poissons
1.2.2.11 Les fourrages pour animaux
CHAPITRE II : La fermentation et le biogaz
2.1 La fermentation [2]
2.1.1 Les différents procédés de fermentation méthanique
2.1.2 Les différents types de biodigesteurs
2.1.3 Les principales phases de fermentation [1] [20]
2.1.3.1 Hydrolyse
2.1.3.2 Acidogenèse
2.1.3.3 Acétogenèse
2.1.3.4 Méthanogenèse
2.1.4 Les différents types de microorganisme intervenant dans la fermentation méthanique
2.1.5 Les conditions nécessaires pour la fermentation méthanique
2.1.5.1 Qualité du substrat [1] [2]
2.1.5.2 Facteurs physico-chimiques
2.1.5.2.1 Température [1] [2]
2.1.5.2.2 Potentiel hydrogène (pH) [1] [2]
2.1.5.2.3 Rapport carbone-azote (C/N) [2]
2.1.5.2.4 Absence d’oxygène [1] [2]
2.1.5.2.5 Humidité [1] [2]
2.1.5.3 Facteurs technologiques [1] [2]
2.1.5.3.1 Taux de chargement en matières organiques
2.1.5.3.2 Temps de rétention hydraulique
2.1.5.4 Autres facteurs [2] [12]
2.1.5.4.1 Pression
2.1.5.4.2 Influence des matières toxiques
2.1.5.4.3 Prétraitement aérobie
2.1.5.4.4 Ensemencement en microorganisme
2.2 Le biogaz
2.2.1 Historique [5] [12]
2.2.2 Le biogaz et ses caractéristiques
2.2.2.1 Définition
2.2.2.2 Composition chimique [3]
2.2.2.3 Pouvoir calorifique [2]
2.2.3 Les différentes sources de biogaz
2.2.4 Techniques de valorisation du biogaz [1] [2]
2.2.3.1 Valorisation thermique [11]
2.2.4.1.1 Cuisson des aliments [4] [11]
2.2.4.1.2 Eclairage [2] [8] [11]
2.2.4.1.3 Utilisation en chaudière [8]
2.2.4.1.4 Utilisation en réfrigération [2] [23]
2.2.3.2 Valorisation électrique [1] [8]
2.2.3.3 Biocarburant [9]
2.2.5 Les techniques d’épuration du biogaz [22] [3]
2.2.3.4 Elimination des vapeurs d’eau
2.2.3.5 Elimination du gaz carbonique
2.2.3.6 Elimination d’hydrogène sulfuré
2.2.6 Avantages et inconvénients
2.2.3.7 Avantages
2.2.3.8 Inconvénients
CHAPITRE III : MATERIELS ET METHODES
3.1 Les matières premières
3.2 Matériels
3.3 Méthode expérimentale
3.3.1 Cueillette
3.3.2 Déchiquetage
3.3.3 Chargement
3.3.4 Fermeture du réacteur
3.3.5 Enterrement du réacteur
3.3.6 Assemblage du réacteur avec les autres composants du digesteur
3.3.7 Suivi de la production de biogaz
CHAPITRE IV : RESULTATS ET INTERPRETATIONS
4.1 Résultats du premier essai
4.2 Résultats du deuxième essai
4.3 Interprétations des résultats
4.4 Autres faits observés au cours des expériences
CHAPITRE V : IMPACTS POSITIFS DU PROJET
CHAPITRE VI : IMPACTS NEGATIFS DU PROJET
6.1 Impacts sur les composantes physiques de l’environnement [15]
6.1.1 Eau
6.1.2 Sol
6.1.3 Paysage
6.2 Impacts sur les composantes biologiques de l’environnement
6.3 Impacts sur les Composantes humaines de l’environnement
6.4 Mesures d’atténuation des impacts négatifs du projet
CONCLUSION GENERALE
BIBLIOGRAPHIE

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