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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 (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...) pur à faibles coûts d'exploitation. En fonction des besoins en 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.), 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...) en quantités variables. Ce gaz pourra être injecté directement dans 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 »,...) 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 (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa...) 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...) 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...) (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 Theoretical Physics est un tel institut.) régional de génie agricole et bioénergie (La bioénergie résulte du processus de valorisation énergétique de la biomasse, lorsque celle-ci est utilisée comme combustible pour produire de la chaleur ou de l'électricité.) 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...) 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. Dans le domaine de l'énergie, le terme de biomasse regroupe l'ensemble des...), 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. La seconde est une unité de mesure du temps. La seconde...) 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 autre forme d'énergie directement utilisable par la cellule en...). 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 la formule brute est : CO2.), 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 (L’intensité énergétique est une mesure de l'efficacité énergétique d'une économie. Elle est calculée comme le rapport de la consommation d'énergie et de la production (mesurée...) 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 (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des bactéries possèdent une paroi...) 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...) 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 modélisation 3D comportant à la fois des objets et des sources de lumière...) 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 ( En mathématique, l'opposé d’un nombre est le nombre tel que, lorsqu’il est à ajouté à n donne zéro. En botanique, les organes d'une plante sont...) 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 production d'un produit, des matériaux qui le...), 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 méthanisation (digestion anaérobie) de la matière organique. Il s'agit d'un résidu solide composé...) 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...).

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 (« heure solaire »...) 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...). Toutefois, les centrales au biogaz classiques fournissent en permanence la même quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la...) 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 (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) 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, la...) entre les deux fermenteurs. Celui-ci permet de détecter la concentration en sucres, en alcools et en acides gras dans le mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat de l'opération est une préparation aussi...) 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
 
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