La méthanisation, c’est quoi ?
La méthanisation « naturelle » ou comment la nature « fait bien les choses »
Depuis « la nuit des temps » , sur la Terre, toutes les matières organiques (dites fermentescibles) sont plus ou moins détruites par décompositions bactériennes en absence d’oxygène (anaérobiose)…
- Sous une couche d’eau (étangs, mangroves, lacs …), dépourvue d’oxygène dissous, les végétaux et animaux morts entrent en décomposition et produisent des bulles de Biogaz
- Dans les cimetières les « feux follets » sont dus à la décomposition des corps. Le Biogaz ainsi produit peut s’enflammer spontanément lors de certaines réactions chimiques…
- Vous mangez des féculents, de la viande… « vous avez des gaz » ; non, il s’agit là encore de Biogaz, première preuve que ce processus est naturel. Qui n’a jamais « flatulé » ?
- Dans les anciennes décharges (la législation ayant enfin évolué), la nature continue son travail en produisant du Biogaz. L’homme essaye de « réparer » ses erreurs gravissimes en captant ces émissions de Biogaz…
La transformation des matières organiques en diverses substances chimiques durant la fermentation en anaérobiose se fait rapidement au cours d’une chaîne de dégradations successives, grâce à de nombreuses espèces de bactéries, d’où le terme de Méthane Biologique ou Bio Méthane. (Voir leçon n°4 « Critères à respecter pour bien méthaniser »)
On distingue deux phases qui se succèdent dans le processus de fermentation méthanogène :
- Liquéfaction ou gazéification avec transformation des molécules organiques en acide gras, en sels ou même en gaz
- Transformation avec d’autres souches bactériennes de ces acides et sels en différents gaz et résidus.
Il faut rappeler que le méthane non utilisé (càd non brûlé) est un puissant GES (Gaz à Effet de Serre), il faut donc contrôler, maîtriser sa production et surtout l’utiliser… bien entendu !
–> Le Biogaz contient une forte proportion de méthane (+ de 60%) mais aussi de l’hydrogène…
La méthanisation « contrôlée » , ou comment l’homme peut « bien faire les choses » en copiant la nature
Il est relativement simple pour l’homme de ‘’copier’’ ces phénomènes naturels afin de contrôler les processus de la méthanogénèse, et donc de produire du Biogaz …très énergétique !
Pour résumer très simplement, un méthaniseur sera constitué d’un récipient étanche à l’air pour que les bactéries puissent se développer et ‘’travailler’’, étanche également pour récupérer tout le Biogaz produit.
Une multitude de types différents de méthaniseurs pour le particulier peuvent être envisagés. (Voir les leçons suivantes et les résultats des travaux de recherche appliquée…)
Qu’est ce que le Méthane ?
Découvert par Volta en 1778, le méthane est un carbure d’hydrogène de la famille des alcanes (CnH2n+2). Le méthane (n=1, CH4) est très léger (densité par rapport à l’air : 0,55), il ne s’accumulera donc pas au sol, contrairement au butane (C4H10) et au propane (C3H8), et diminuera les risques d’explosions.
En vue d’un transport, ou stockage, il peut être soit liquéfié (refroidi à -164°C, cas des navires méthaniers) ou comprimé à 100, 200 bars… dans des réservoirs ‘’coûteux’’ !
Attention : le gaz dit « naturel » est du méthane fossile. Sa combustion dégage du carbone fossile et participe donc au changement climatique global. Il serait souhaitable de l’appeler « gaz fossile » au lieu de « gaz naturel » pour ne plus leurrer les usagers. Le méthane contenu dans le Biogaz est « contemporain », il n’a pas d’impact sur l’environnement lorsqu’on le brûle (cycle très court du carbone).
Ces deux hypothèses (liquéfier ou comprimer le méthane) nécessitent des moyens industriels importants. Il faudrait commencer par extraire le méthane du Biogaz… on se limitera à conserver et utiliser le Biogaz sous forme gazeuse à pression atmosphérique normale.
Le méthane par rapport à sa masse, est le meilleur carburant sur le plan calorifique, mais le plus volumineux par rapport à sa faible densité.
Formule générale : CH4
A température ordinaire il est gazeux. Il est incolore, inodore, très léger et non toxique.
Le méthane brûle avec une flamme très claire, peu visible et très chaude, dont la réaction complète s’écrit ainsi :
CH4 + 2O2 ➡ CO2 + 2H2O + 212 Kcal (ou 886,16 Kilo Joules ou 0,25 KWh)
Méthane + Oxygène ➡ gaz carbonique + eau + énergie thermique
22,4l + 44.8l ➡ 22.4l + 36g + 3 litres d’eau portés de 27°C à 100°C
(par exemple)
La quantité de chaleur dégagée est très importante (212 Kcal par molécule brûlée ou 22,4 litres, ce qui donne 13 250 Kcal au kilo ou 9 464 Kcal au mètre cube ou 11KWh/m3).
Le méthane s’enflamme à 715°C quand il est mélangé dans 5 à 14 fois son volume d’air.
La température de combustion est de 1 500 à 2 000°C (suivant le mélange).
Le mélange d’un volume de méthane et de 2 volumes d’oxygène ou de 10 volumes d’air explose violemment au contact d’une étincelle ou d’une flamme (coup de grisou dans les mines), d’où la nécessité de veiller aux conditions de sécurité et de le stocker brut sans air mélangé.
L’intérêt pratique du méthane est important sur deux aspects :
- Comme combustible industriel, il constitue une source d’énergie considérable.
- Comme matière première, il sert à la fabrication de l’hydrogène, de l’acétylène et se trouve au point de départ de nombreuses synthèses dont celle du méthanol (alcool à brûler).
Quelques applications du Biogaz et de son méthane…
- Utilisations dans l’habitat individuel ou petites collectivités en zones rurales, villages isolés par exemple en Guyane ou ailleurs…, pour la cuisson des aliments, gazinières, lampes à gaz, eau chaude instantanée (chauffe bain à gaz), groupes électrogènes ou tous moteurs à poste fixe (pompe agricole, groupe de soudure, nettoyeur Haute Pression, etc.). Techniques simples d’adaptation des moteurs thermiques 4 temps à poste fixe. (Voir leçons suivantes et procédés simples testés en milieu tropical…)
- Lutte contre la déforestation (ex. Haïti) en remplaçant le charbon de bois par du Biogaz.
- Petites entreprises de valorisation et gestion de la part fermentescible des déchets ménagers, production, distribution et utilisation du Biogaz ‘’sur place’’.
- Mise en place de petites unités de méthanisation dans les futurs centres de valorisation des sous produits de la consommation (et non pas des déchetteries !) par les municipalités, dans tous les types d’élevages, près des zones de cultures agricoles… (voir leçon n° 2)
- Extension du savoir faire aux pays de la Caraïbe, de l’Amérique du sud, des pays en voie de développement, car peu coûteux, simple à mettre en œuvre, accessible au plus grand nombre !
Ces leçons sur l’énergie propre de l’O.N.G COEDADE, basées sur des résultats réels de travaux de recherche appliquée, vous permettront d’accéder à cette filière incontournable de la méthanisation contrôlée… et surtout, ces leçons vous permettront de ne plus dépendre des énergies fossiles… pétrole et ses dérivés, gaz butane, propane, charbon de terre…
