Recherchez sur tout Techno-Science.net
       
Techno-Science.net : Suivez l'actualité des sciences et des technologies, découvrez, commentez
Catégories
Techniques
Sciences
Encore plus...
Techno-Science.net
Gearbest Page Spécial sur les nouveaux clients, Grande Réduction @GearBest! promotion
Photo Mystérieuse

Que représente
cette image ?
 A | B | C | D | E | F | G | H | I | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z | +
Biogaz

Le biogaz est le gaz produit par la fermentation de matières organiques animales ou végétales en l'absence d'oxygène.

Cette fermentation appelée aussi méthanisation se produit naturellement (dans les marais) ou spontanément dans les décharges contenant des déchets organiques, mais on peut aussi la provoquer artificiellement dans des digesteurs (pour traiter des boues d'épuration, des déchets organiques industriels ou agricoles, etc.).

Le biogaz (Le biogaz est le gaz produit par la fermentation de matières organiques animales ou végétales en l'absence d'oxygène.) est un mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat de...) composé essentiellement de méthane (Le méthane est un hydrocarbure de formule brute CH4. C'est le plus simple composé de la famille des alcanes. C'est un gaz que l'on trouve à l'état naturel et qui est produit par des...) (typiquement 50 à 70%) et de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre :...) carbonique, avec des quantités variables d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.), d'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) sulfuré (H2S). On peut trouver d'autre composés provenant de contaminations, en particulier dans les biogaz de décharges.

L'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) du biogaz provient uniquement du méthane : le biogaz est ainsi la forme renouvelable de l'énergie fossile (L'énergie fossile désigne l'énergie que l'on produit à partir de roches issues de la fossilisation des êtres vivants : pétrole, gaz naturel et houille....) très courante qu'est le gaz naturel (Le gaz naturel est un combustible fossile, il s'agit d'un mélange d'hydrocarbures présent naturellement dans des roches poreuses sous forme gazeuse.) qui lui contient essentiellement du méthane mais aussi du butane, du propane et d'autres éléments. On peut aussi utiliser le terme biométhane (Le terme biométhane désigne la version renouvelable d'origine biologique du méthane, composé majoritaire du biogaz. Le terme biométhane sert aussi à désigner le biogaz.).

On distingue trois plages de production de biogaz en fonction de la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du transfert de...).

  • 15-25 °C : psychrophile
  • 25-45 °C : mésophile (L'adjectif mésophile se réfère à un organisme qui croît dans des conditions de température modérée (entre 5 et 65 °C). Classiquement, on parle de...)
  • 45-65 °C : thermophile

Ce sont les digesteurs mésophiles qui sont les plus utilisés (à 38 °C) dans les zones tempérées.

La récupération du biogaz produit par les décharges est d'autant plus intéressante que le méthane est un gaz à effet de serre (L'effet de serre est un processus naturel qui, pour une absorption donnée d'énergie électromagnétique, provenant du Soleil (dans le cas des corps du système solaire) ou d'autres étoiles...) bien plus puissant que le dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone (appelé parfois, de façon impropre « gaz carbonique ») est un composé chimique composé d'un atome de carbone et de deux atomes d'oxygène et...) (CO2) produit par sa combustion (La combustion est une réaction chimique exothermique d'oxydoréduction. Lorsque la combustion est vive, elle se traduit par une flamme voire une explosion.).

Sources de biogaz

Le biogaz est le résultat de la méthanisation (La méthanisation, ou digestion anaérobie, est le processus naturel biologique de dégradation de la matière organique en absence d'oxygène. Il se retrouve dans...) ou digestion (La digestion est le processus au cours duquel un organisme vivant reçoit du milieu extérieur des aliments (eau, molécules organiques et minéraux), les...) anaérobie (On appelle milieu anaérobie un milieu où il n'y a pas présence de dioxygène (O2).) de déchets fermentescibles. Les sources les plus courantes de biogaz proviennent des stockages de matière organique (La matière organique (MO) est la matière carbonée produite en général par des êtres vivants , végétaux, animaux, ou micro-organismes. Il s'agit par exemple des glucides,...) volontaires ou involontaires :

  • Les décharges. Leur teneur en biogaz est plus ou moins élevée en fonction de l'étanchéité (L'étanchéité est le résultat de l'interdiction d'un passage. Ce terme général peut être compris dans de nombreux domaines.) du mode d'exploitation. En France, la récupération du biogaz de décharge est obligatoire depuis des années. Sa valorisation énergétique devrait être une obligation. La simple destruction en torchère n'est qu'un pis-aller. C'est ainsi plusieurs milliers de m³/h de méthane qui pourraient être récupérés et utilisés sur les grandes décharges (1 m³ méthane = 1 litre (Le litre (du grec λίτρα lítra, ancienne mesure de capacité – une livre de douze onces – égale au seizième du boisseau soit 0,813 litre) est une unité de mesure de volume. Il est...) d'essence !)
  • La collecte sélective des déchets putrescibles permet une méthanisation plus rapide qu'en décharge en utilisant des bioréacteurs spécifiques (digesteurs).
  • Les boues des stations d'épuration. La méthanisation permet d'éliminer les composés organiques et permet à la station d'être plus ou moins autonome en énergie.
  • Les effluents d'élevages. La réglementation rend obligatoire les équipements de stockage des effluents (lisier, fumier) pour une capacité supérieure à 4 mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.). Ce temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) de stockage peut être mis à profit pour la méthanisation des effluents. Il s'agit des déjections animales mais aussi des autres déchets agricoles: résidus de culture (La définition que donne l'UNESCO de la culture est la suivante [1] :) et d'ensilage, effluents de laiteries, retraits des marchés, gazons etc.
  • Les effluents des industries agroalimentaires peuvent aussi être méthanisés. Le but est principalement d'éviter le rejet de matières organiques trop riches, et peut s'accompagner d'une valorisation énergétique.
  • le fond des lacs et marais : le biogaz y est produit naturellement par les sédiments organiques qui si accumulent. L'utilisation du biogaz du lac (En limnologie, un lac est une grande étendue d'eau située dans un continent où il suffit que la profondeur, la superficie, ou le volume soit suffisant pour...) Kivu (Le Kivu (prononcer Kivou) est une région et une ancienne province de l'est de la République démocratique du Congo. Cette région fut connue au XIXe siècle sous...) a été entrepris il y a plus de 40 ans et maintenant développé à grande échelle (La grande échelle, aussi appelée échelle aérienne ou auto échelle, est un véhicule utilisé par les sapeurs-pompiers, et qui emporte une échelle...).

Effet de serre (Une serre est une structure généralement close destinée à la production agricole. Elle vise à soustraire aux éléments climatiques les cultures produites pour l'alimentation ou le plaisir...)

Le biogaz est constitué essentiellement de méthane, gaz à effet de serre très important. Sa combustion produit du dioxyde de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.), aussi gaz à effet de serre, mais dont l'impact est largement moindre. Une molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui...) de méthane (CH4) équivaut à 21 molécules de dioxyde de carbone (CO2) en terme d'effet de serre.

Avantages-Utilisations

Les avantages de la valorisation du biogaz comme carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme l'énergie chimique du carburant en énergie mécanique.) sont :

  • réduction des émissions de gaz à effet de serre, comme indiqué ci-dessus.
  • mais cela permet également en se substituant aux autres énergies exogènes (fossile et nucléaire) de dégager des revenus pour l'exploitant qui économise sur ses dépenses énergétiques et/ou, de plus en plus vend son énergie.

Les utilisations du biogaz varient :

  • La méthode la plus courante est de le brûler dans un moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif qui déplace de la matière en apportant de la puissance. Il effectue ce travail à partir d'une énergie...) à gaz ou une petite turbine (Une turbine est un dispositif rotatif destiné à utiliser la force d'un fluide (eau, vapeur, air, gaz de combustion), dont le couple est transmis au moyen d'un arbre.), pour produire de l'électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la matière, se manifestant par une énergie. L'électricité désigne également la branche de la physique qui étudie les...) injectée sur le réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet), on appelle nœud (node)...) (plus de 3000 installations en Allemagne), et souvent de la chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) en cogénération.
  • Lorsqu'une industrie consommatrice de combustible (Un combustible est une matière qui, en présence d'oxygène et d'énergie, peut se combiner à l'oxygène (qui sert de comburant) dans une réaction...) (centrale thermoélectrique, cimenterie, chaufferie collective...) se situe à proximité, le biogaz peut lui être fourni (Les Foúrnoi Korséon (Grec: Φούρνοι Κορσέων) appelés plus communément Fourni, sont...) comme carburant.
  • Il sert aussi souvent dans les serres, pour les chauffer et les enrichir en CO2.
  • Il est utilisé comme carburant pour véhicules GNV (Le gaz naturel pour véhicules (abrégé en GNV) est du gaz naturel, constitué à 97% de méthane, le même que celui du réseau Gaz de ville en France et utilisé comme carburant automobile.), en substitution au gaz naturel du réseau qui lui est fossile (Un fossile (dérivé du substantif du verbe latin fodere : fossile, littéralement « qui est fouillé ») est le reste (coquille, os, dent, graine, feuilles...) ou le simple moulage d'un animal ou...). Il alimente des flottes captives (comme des autobus (Un autobus (ou bus), comme un autocar (ou car), est un véhicule automobile pour le transport en commun de voyageurs. Le mot bus et autobus vient d'Omnés Omnibus qui était le slogan du chapelier Omnés à...), des bennes à ordures) voir biogaz carburant (Le Biogaz carburant est du biogaz ou du biométhane utilisé comme carburants verts pour véhicules. Sa partie énergétique est du méthane biologique, il s'agit donc tout simplement de GNV renouvelable.), ou même les véhicules individuels (Suisse et Suède).
  • Il peut aussi être injecté sur le réseau de gaz naturel. C'est la solution qui offre le meilleur rendement énergétique, si le réseau est assez proche du point (Graphie) de production. Cette solution se heurte aux réticences des groupes gaziers, comme l'a été l'injection (Le mot injection peut avoir plusieurs significations :) d'électricité renouvelable pour EDF.
  • Le méthane contenu dans le biogaz peut aussi être reformé pour former de l'hydrogène renouvelable ou biohydrogène.

Dans les deux derniers cas, on extrait le CO2, l'eau, les composés souffrés pour obtenir un gaz composé à plus de 96% de CH4 substituable au gaz naturel fossile du réseau. Pour les autres applications, un gaz contenant 60% de méthane est largement suffisant, donc le purifier serait une dépense inutile. On se contente alors d'enlever les impuretés qui présentent des problèmes de pollution (La pollution est définie comme ce qui rend un milieu malsain. La définition varie selon le contexte, selon le milieu considéré et selon ce que l'on peut...), de corrosion ou d'odeur, notamment les composés souffrés.

Au Mali, des projets pilotes ont été menés dans des zones éloignées et auprès de populations largement analphabètes, afin de voir dans quelle mesure le biogaz pouvait produire de l'énergie à usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.) domestique dans une optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) durable. L'expérience a montré qu'avec la formation d'artisans locaux pouvant prendre en charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un bénéfice non pécuniaire pour être...) la production des équipements nécessaires (gazomètre, digesteur) et la formation des familles à l'entretien des équipements, le biogaz peut être une alternative (Alternatives (titre original : Destiny Three Times) est un roman de Fritz Leiber publié en 1945.) viable à l'utilisation des combustibles ligneux pour la cuisson des repas et améliorer les conditions de vie (La vie est le nom donné :) par d'autres apports en énergie (réfrigération notamment). La pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) sur les ressources ligneuses a diminué et le compost (Le compostage peut être défini comme un procédé biologique contrôlé de conversion et de valorisation des matières organiques (sous-produits de la biomasse, déchets organiques d'origine biologique...)...) produit a été utilisé en agriculture pour la fertilisation des sols. Un appui financier reste nécessaire pour la mise en place du système (équipements, installation, formation) Production et usage de biogaz dans 4 communes de la région de Kayes (Mali)

Bibliographie

  • Biométhane, Edisud/énergies alternatives, collection " Technologies douces ", 1979, Bernard Lagrange (Bernard Lagrange (20 avril 1955) est un chercheur écologiste indépendant. Il naît à Saint-Germain-en-Laye de Georges Lagrange, un espérantiste. Appelé...). 2 tomes :
1. une alternative crédible, (ISBN 2-85744-040-5) 1
Ce premier tome sur le biométhane présente successivement la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide,...) organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande classe de molécules à base de carbone : les composés organiques.) comme source d'énergie, les systèmes intégrés, la géopolitique (La géopolitique désigne tout ce qui concerne les rivalités de pouvoirs ou d’influence sur des territoires et les populations qui y vivent,...) du biométhane et les bioconversions comme technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) appropriée.
2. principes. techniques utilisations, (ISBN 2-85744-041-3) 2
Ce deuxième tome sur le biométhane présente la fermentation (La fermentation est une réaction biochimique de conversion de l'énergie chimique contenue dans une source de carbone (souvent du glucose) en une autre forme...) méthanogène, la digestion en continu comme moyen d'épuration, la digestion en discontinu et la production de biométhane, le gaz et ses applications, l'utilisation des effluents de la digestion.
  • Bertrand de La Farge, Le Biogaz. Procédés de fermentation méthanique, 1995, éd. Masson, 237 p.
Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0.

Vous pouvez soumettre une modification à cette définition sur cette page. La liste des auteurs de cet article est disponible ici.