Valorisation energetique de fiente de poules pondeuses par biomethanisation

De nos jours, les éléments tels que l’eau, l’air et le sol font les frais de la dégradation de l’environnement. Certes, les activités qui mènent à cette destruction émanent de l’homme par les déchets municipaux, industriels et agricoles. Ce fléau est en nette évolution de jour en jour. Cela pousse le gouvernement et les industries concernées à rechercher des solutions technologiques permettant un traitement efficace et moins coûteux des déchets. Une des technologies permettant le traitement de la fraction organique de ces déchets est la digestion anaérobie (biométhanisation), qui consiste en une dégradation biologique, en absence d’oxygène, de la matière organique en un mélange de méthane (CH4) et de dioxyde de carbone (CO2) appelé « biogaz ».

A Madagascar, l’effectif de la population ne cesse d’augmenter. La demande et la consommation en énergie évoluent en même temps avec cette augmentation. Néanmoins, pour Madagascar, la forte dépendance de la population à l’énergie liée à la déforestation n’est pas négligeable. Cependant, la destruction de l’environnement peut devenir un grand problème. Actuellement les consommations en énergie à Madagascar s’élèvent comme suit :84% en dérivées de bois, 11% en produits pétroliers, 5% en électricité et autres[1]. De ce fait, la population malgache utilise en majorité des énergies difficilement renouvelables. Cependant, Madagascar est connu pour sa vocation agricole, où il existe une interaction entre les activités d’agriculture et d’élevage. Pour les produits d’élevage, il y a les parties consommables et non consommables. Ces dernières sont connues sous le nom de rejet d’élevage ou de sous-produits. Les rejets d’élevage sont qualifiés de pollueurs pour l’environnement [2]. Or, grâce à la digestion anaérobie, les déchets deviennent une source d’énergie. Cette technologie devient essentielle dans le processus de réduction des volumes de déchets et la production de biogaz qui est une source d’énergies renouvelables pouvant être utilisées dans les productions d’électricité et de chaleur. Durant le processus de digestion anaérobie, seule une partie de la matière organique est complètement dégradée, le reste est un excellent agent de fertilisation des terres agricoles.

Autrefois, l’application de la biométhanisation revêtait un rôle important dans l’amélioration des revenus des paysans éleveurs. Chez les éleveurs malgaches, on dénombre plusieurs filières parmi lesquelles l’élevage de poules pondeuses. La valorisation de la fiente de poules pondeuses permet aux éleveurs de bénéficier d’une source supplémentaire d’énergie et d’engrais biologique. D’où, notre thème repose sur « La valorisation énergétique de la fiente de poules pondeuses par la biométhanisation».

Le centre d’accueil

L’organisme d’accueil 

Afin de venir à bout de cette étude, nous nous sommes appuyés sur la coopération intégrale du Centre National de Recherches Industrielle et Technologique (C.N.R.I.T), sise au 38, rue Rasamimanana, Fiadanana Tsimbazaza 101 Antananarivo, pendant 6 mois. Ce centre a été crée suivant le décret nº 87 – 288 du 28 juillet 1987 et réorganisé par le décret nº92-469 du 22 avril 1992. Le C.N.R.I.T est placé sous tutelle technique du Ministère de l’Education Supérieure et des Recherches Scientifiques, et sous tutelle financière du Ministère des finances et budget .

Objectif global du C.N.R.I.T 

Ce centre se fixe comme objectif principal la diminution de l’importance des biens de consommation afin de réduire notre taux de dépendance extérieure. Pour ce faire, le Centre a décidé la priorisation des recherches suivantes:
– La chimie appliquée
– L’information appliquée et les systèmes d’informations
– L’énergétique
– Les matériaux de construction dont les produits serviront d’input aux autres branches industrielles.

Objectifs spécifiques du C.N.R.I.T

Il s’agit de contribuer à :
– La réduction de la pauvreté à Madagascar en créant des emplois
– L’élaboration et la conduite de la politique nationale de la recherche pour le développement industriel et technologique
– La valorisation des résultats de recherches au transfert et à l’innovation
– La formation scientifique et technologique
– La diffusion des informations scientifiques et technologiques en coopération avec le Centre d’information et de documentation scientifique et technique, connu sous le sigle de CIDST.

Mission du CNRIT

Globalement, les principales missions du CNRIT peuvent être définies comme la mise en œuvre de la politique nationale de la recherche industrielle et technologique par :
– L’amélioration de la conduite sociale de la population en lui offrant des produits locaux à moindre coût,
– Le développement économique en maitrisant des procédés, en promouvant le secteur industriel et en créant des emplois
– La protection de l’environnement.

GENERALITE SUR LA BIOMETHANISATION 

Définition de la biométhanisation

La biométhanisation est un procédé biologique de dégradation de la matière organique par une flore microbienne en absence d’oxygène [5].

Typologie

La typologie de la biométhanisation prend généralement en compte trois paramètres, à savoir le type de fermentation, le mode de traitement et la température de conditionnement.

Type de fermentation
En ce qui concerne le type de fermentation dans la biométhanisation, il se divise en deux grandes catégories:
– la fermentation continue
– la fermentation discontinue.

Ces deux types de fermentation se diffèrent généralement par le mode de chargement du fermenteur et la périodicité d’apport des matières premières. Pour la fermentation continue, le système est alimenté d’une manière très régulière. Le volume présent dans le digesteur reste constant, du fait qu’un volume égal à celui introduit est évacué. Pour la fermentation discontinue, le principe consiste à charger le digesteur en une seule opération et à le décharger après épuisement de la matière organique.

Mode de traitement

La biométhanisation dispose, après le choix sur les types de fermentation, de deux modes de traitement. Ces deux modes de traitement sont :
– Le traitement par voie humide
– Le traitement par voie sèche

Le traitement par voie humide consiste à ajouter de l’eau au substrat. Ce procédé est le plus pratiqué. Pour les traitements par voie sèche, l’état du substrat d’origine se conserve. Il n’y pas d’apport en eau mis en valeur. La teneur en eau se caractérise par le taux d’humidité propre au substrat.

Température de conditionnement 

Le troisième paramètre typologique de la biométhanisation tient compte de la température. Il existe trois zones de température à prendre en compte :
– La zone psychrophile (15°C à 25°C)
– La zone mésophile (25°C à 45°C)
– La zone thermophile (45°C à 60°C) .

La température agit sur la vitesse de décomposition du substrat par les bactéries. Plus la température du biodigesteur est élevée, plus les processus biologiques de la méthanisation sont rapides. L’activité enzymatique des bactéries dépend étroitement de la température. Vers 10°C, cette activité est faible. Au-dessus de 65°C, les enzymes sont détruits par la chaleur. Cependant, les zones les plus favorables à la biométhanisation sont la zone mésophile et la zone thermophile [6].

Table des matières

INTRODUCTION
PARTIE I : PRESENTATION DE LIEU DE STAGE ET GENERALITE
CHAPITRE I: PRESENTATION DE CNRIT
I.1 LE CENTRE D’ACCUEIL
I.2.1. L’organisme d’accueil
I.2.2. Objectifs globale de CNRIT
I.2.3. Objectifs spécifique de CNRIT
I.2.4. Mission du CNRIT
PARTIE III :GENERALITE SUR LA BIOMETHANISATION
II.1 DEFINITION
II.2 TYPOLOGIE
II.2.1Type de fermentation
II.2.2Mode de traitement
II.2.3Température de conditionnement
II.3 PRINCIPE GENERAUX DE DIGESTION ANAEROBIE
II.3.1. Hydrogenèse
II.3.2. Acetogenèse
II.3.3. Acidogenèse
II.3.4. Methanogenèse
II.4 Produits obtenus par a biométhanisation
II.4.1.Le biogaz
II.4.1.1.Composition générale du biogaz
II.4.1. 2.Propriété du biogaz
II.4.1. 3.Valoriation du biogaz
II.4.1. 4.Calcul de production théorique du biogaz
II.4.2. le digestat
II.5. Importance de la biométhanisation
II.5.1. Importance économique de la biométhanisation
II.5.2. Importance environnementale de la biométhanisation
II.5.3 Importance sociale de la biométhanisation
PARTIE III : ETUDE EXPERIMENTALE SUR LA FAISABILITE DE BIOMETHANISATION DE LA FIENTE DE POULES PONDEUSES
III.1 MATERIELS
III.1.1. Le substrat
III.1.2. Le matériel de collecte des substrats
III.1.3. Matériel de biométhanisation
III.1.3.1 Matériel de laboratoire
III.1.3.2. Fiche de suivi des productions
III.1.3.3 Le traitement des données
III. 2 METHODES
III.2.1. Caractéristique sensorieldu substrat
III.2.2. Analyse physico-chimique de la fiente
III. 2.2.1.Détermination du taux d’humidité et matière seche
III.2.2.2. Détermination du potentiel d’Hydrogène(pH)
III.2.2.2. Détermination du rapport Carbone sur Azote (C/N)
III.2.3 Expérimentation de la biométhanisation
III 2.3.1. Milieu réactionnel
III.2.3.2. Formulation
III.2.3.3. Condition de la réaction
III 2.3.4. Dispositif expérimental
III.2.3.5. Suivi de la production de biogaz
III.2.4. Analyse chimique du digestat
III.2.5. Caractérisique sensorielle et qualification du digestat
VII.RESULTAT ET INTERPRETATION
VI.1.1. Caractéristique de la fiente de poules pondeuses
VI .1.1.1. Caractéristique sensorielles
VI .1.1.2. Taux d’humidité et teneur en matière sèche
VI .1.1.3.Le potentiel d’Hydrogène (pH)
VI .1.1.4.Le rapport Carbone sur Azote (C/N)
VI.1.2.Production de biogaz
VI .1.2.1 Caractéristique de l’evolution du milieu réactionnel
VI .1.2.2Evolution du pH
VI .1.2.3.Evolution journalière de la production en biogaz
VI .1.2.4.Production moyenne par jour
VI .1.2.5.Infammabilité
VI. 1.3.Caractéristique du digestat
VI .1.3.1.Caractérisation sensoriel du digestat
VI .1.3.2.Teneur en humidité et matière sèche
VI .1.3.3.pH du digestat
VI .1.3.4.Rapport Carbone et Azote (C/N) du digestat
VI .1.3.5.Rapport Substrat et Digestat (S/D)
VI .1.3.6.Rapport eau et digestat liquide( E/DL)
PARTIE IV : PROTOTYPE DE BIODIGESTEUR A CLOCHE FLOTTANTE ET PESPECTIVE D’APPLICATION EN GRANDEUR REELLE
CHAPITRE III: PROTOTYPE DE BIODIGESTEUR A CLOCHE FLOTTANTE
VI.1.Définition du biodigesteur
VI.2.Differente type d’installation
VI.3.Decription d’un biodigesteur a cloche flottante
VI.4.Principe de fonctionnement
VI.5.Le prototype de biodigesteur
VI .5.1.Présentation des differentes composante
VI .5.1.1.La cuve de digestion
VI .5.1.2. La cloche flottante
VI .5.1.3. Barre de support
VI .5.2.Présentation de dispositifs de regulateur de température
VI .5.2.1.Principe de régulation
CHAPITRE IV : PERSPECTIVE D’APPLICATION EN GRANDEUR REELLE
V.1.Le perspective d’application en grandeur réelle
V .1.1.Etude de disponibilité de la fiente de poules pondeuses
V .1.2. Mesure de site
V .1.3. Extrapolation des resultats
V.1.4. Exploitation prévisionnelle de production
V .1.5.Chargement du digesteur
V .1.5.1.Chargement initiale
V.1.5.2.Chargement en ferment
V .1.5.3.Chargement en milieu réactionnel
V.1.6. Evaluation de la production du biogaz en grandeur réelle
PARTIE V : DISCUSSION
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIES
ANNEXES

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