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Posté par Adrien le Mercredi 08/01/2014 à 00:00
Des centrales "omnivores" pour produire du bio-méthane à la demande
Les centrales au biogaz "idéales" pour l'avenir devront pouvoir intégrer une variété d'intrants: tantôt de la paille, tantôt des déchets ménagers, tantôt du maïs, etc. Peu exigeantes, elles produiront à partir d'une variété de matières premières du méthane pur à faibles coûts d'exploitation. En fonction des besoins en énergie, elles devront également produire du 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 : un gaz tend à occuper...) en quantités variables. Ce gaz pourra être injecté directement dans le réseau de 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.), sans traitement préalable.

Des ingénieurs agricoles de l'Université de Hohenheim (Bade-Wurtemberg) s'approcheraient d'ores (ORES, l'Opérateur des Réseaux Gaz & Électricité est le l'opérateur des réseaux de distribution d'électricité et de gaz pour les 8...) et déjà de ces objectifs. Dans le cadre de trois projets de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche...) (AG-HiPreFer, Elast2P et MethanoQuant), ils travaillent sur le prototype d'une installation de biogaz (Le biogaz est le gaz produit par la fermentation de matières organiques animales ou végétales en l'absence d'oxygène.) à deux phases dont l'intérieur serait soumis à une pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) auto-générée allant jusqu'à 100 bars. Une installation pilote doit être mise en service d'ici un an. Dans le cadre de ces projets, l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for...) régional de génie agricole et bioénergie de l'Université de Hohenheim (Allemagne) est financé à hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) d'environ 1,7 millions d'euros par le Ministère fédéral de l'enseignement (L'enseignement (du latin "insignis", remarquable, marqué d'un signe, distingué) est une pratique d'éducation visant à développer les connaissances d'un élève...) et de la recherche (BMBF).

Pour faire fermenter la biomasse ( En écologie, la biomasse est la quantité totale de matière (masse) de toutes les espèces vivantes présentes dans un milieu naturel donné. ...), celle-ci doit d'abord être transformée en divers acides organiques, sucres et alcools. Ces composés sont convertis dans une seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique....) étape en méthane. Dans les centrales au biogaz classiques, ceci se passe dans un seul fermenteur. Une nouvelle génération de centrales au biogaz divise ce processus dans deux fermenteurs. Un des objectifs des scientifiques de l'Université de Hohenheim est maintenant de développer ce nouveau type de centrale prometteur, et en particulier d'accroître son efficacité de manière significative. Entre autres, les scientifiques travaillent sur un procédé par lequel le bio-méthane peut être injecté directement dans le réseau gazier sans autre purification de la cuve de fermentation (La fermentation est une réaction biochimique de conversion de l'énergie chimique contenue dans une source de carbone (souvent du glucose) en une...). L'astuce se situe au niveau du second fermenteur: il ne laisse pas échapper le gaz qui y est produit tant qu'une pression d'environ 100 bars n'est pas atteinte.

"Le processus à haute pression auto-généré est une innovation dont nous attendons deux avantages distincts", explique Andreas Lemmer, de l'Institut régional de génie agricole et bioénergie. "Tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) d'abord, les deux gaz résultants de la fermentation, le méthane et 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 dont...), peuvent être facilement séparés du fait de la haute pression. Le méthane est alors si pur, qu'il ne doit être que légèrement affiné. En outre, la compression à haute intensité énergétique du méthane n'a plus lieu à l'extérieur du bioréacteur. Dans les centrales classiques, ceci est préalablement nécessaire afin que le méthane puisse être injecté dans réseau gazier à haute pression. Dans notre modèle, la pression est produite par les bactéries impliquées dans le processus de fermentation. Il n'est donc besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les besoins primaires, les besoins secondaires...) d'aucune énergie supplémentaire pour la pressurisation".

De plus, les scientifiques veulent traiter avec leur modèle des substrats considérés comme non-valorisables dans des centrales conventionnelles. Ceci devrait être rendu (Le rendu est un processus informatique calculant l'image 2D (équivalent d'une photographie) d'une scène créée dans un logiciel de...) possible par un nouveau procédé de traitement de la biomasse en fermentation. "Jusqu'à présent, la recherche s'est concentrée sur le traitement du substrat avant d'être introduit dans la centrale", explique Simon Zielonka, également de l'Institut régional de génie agricole et bioénergie. "Nous faisons le choix opposé et traitons les produits retrouvés à la fin du processus d'hydrolyse, afin qu'ils puissent être fermentés une deuxième fois. Nous gagnons en efficacité car nous traitons exactement la partie de la biomasse que les bactéries ne pouvaient pas traiter". Pour le recyclage (Le recyclage est un procédé de traitement des déchets industriels et des déchets ménagers qui permet de réintroduire, dans le cycle de...), le digestat (Le digestat (à ne pas confondre avec le compost) est un des deux résidus, au même titre que le biogaz, issu du processus de...) est d'abord travaillé dans un broyeur spécial et ensuite décomposé par une culture (La définition que donne l'UNESCO de la culture est la suivante [1] :) fongique. Après le deuxième passage dans la centrale au biogaz, les déchets sont alors significativement réduits et peuvent éventuellement être utilisés comme engrais (Les engrais sont des substances, le plus souvent des mélanges d'éléments minéraux, destinées à apporter aux plantes des compléments...).

La demande en énergie varie en fonction de l'heure (L’heure est une unité de mesure du temps. Le mot désigne aussi la grandeur elle-même, l'instant (l'« heure qu'il est »), y compris en sciences...) du jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début...). Toutefois, les centrales au biogaz classiques fournissent en permanence la même quantité de gaz. Le démarrage et l'arrêt des centrales prend beaucoup de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), et le stockage du biogaz est complexe et coûteux. Pour amortir les pointes de consommation, les scientifiques d'Hohenheim développent une technique de contrôle avec laquelle la production de méthane dans les centrales à deux phases peut être augmentée ou diminuée dans un temps très court. Pour ce faire, les scientifiques mettent en place un capteur (Un capteur est un dispositif transformant l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une intensité,...) entre les deux fermenteurs. Celui-ci permet de détecter la concentration en sucres, en alcools et en acides gras dans le mélange liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) pompé du premier vers le deuxième fermenteur. Selon la demande, le capteur contrôle ensuite la quantité de liquide transféré dans le deuxième fermenteur. "Lorsqu'une quantité moindre de gaz est utilisée que celle qui est fournie, l'excédent est stocké dans un réservoir", explique M. Zielonka. "Ainsi, les exploitants de centrales au biogaz peuvent créer une réserve pouvant être traitée rapidement en période de forte demande de gaz et injectée dans le réseau."

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Source: BE Allemagne numéro 640 (23/12/2013) - Ambassade de France en Allemagne / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/ ... /74726.htm