construire un petit méthaniseur expérimental pour moins d’1 Euro !
Avant de commencer, bien lire les consignes de sécurité
Conseils, consignes de sécurité, relevés des productions de Biogaz
Le Biogaz est combustible, il peut exploser dans certaines conditions, les expériences avec du Biogaz doivent être faites avec votre professeur ou un adulte sous sa responsabilité.
Tous les gaz combustibles mélangés avec de l’air deviennent ‘’explosifs’’ en présence d’une flamme ou étincelle s’ils sont confinés dans un récipient. La précaution de base à respecter strictement est de ne pas enfermer d’air dans la bouteille Biogaz n°2 au début de l’expérience. Au cours de l’expérience, l’air ne peut pas rentrer dans cette bouteille. Si les étanchéités ne sont pas correctes, dès le début des fuites seront visibles avec des déformations visibles des bouteilles en plastique. Recommencez les opérations si nécessaire.
Lorsque vous aurez qqs dizaines de centilitres de Biogaz, faire des tests de combustion en sortant la bouteille n°2 (pincez les tuyaux) et la pressant devant une flamme de bougie par exemple. Même s’il n’y a pas de risques potentiels importants, portez des gants et des lunettes, faire ce test en extérieur en absence de vent, à la tombée de la nuit pour mieux voir !
Il est intéressant de faire des relevés de production de Biogaz, tous les jours à la même heure, relire les explications au début de cette leçon. Il faut être méthodique et tout noter pour la suite de vos travaux…
Pensez à peser les matières fermentescibles sèches (ou juste humides) si vous voulez faire des calculs de production de Biogaz…
Pour comprendre ces explications, il faut regarder en même temps la photo de la leçon n°7 qui permettra de voir les détails de la fabrication de ce petit méthaniseur (photo ci-contre).
L’objectif de cette réalisation, est de mettre en évidence visuelle la production très simple de Biogaz. Cette maquette est réalisable en milieu scolaire dès le primaire (ou collège ou lycée) sous le contrôle du professeur, ou « à la maison » sous le contrôle des parents.
Avec un peu de soin, il est aussi possible de mesurer expérimentalement les volumes de Biogaz produits pour une certaine quantité de matières fermentescibles utilisé (voir détails plus loin dans cette leçon n°6).
Réalisé avec des matériaux de récupération, excepté les petits tuyaux, le coût est dérisoire!
Les outils nécessaires se limitent à :
- Une petite perceuse avec une mèche de diamètre 5mm pour fer (neuve ou très bien affutée pour percer proprement les bouchons en plastique).
- Un cutter pour couper les tuyaux en plastique et inciser la bouteille « support » de 5 litres.
Le réacteur (n°1)
Réacteur car c’est le récipient dans lequel se produisent des « réactions Biologiques naturelles » . C’est par exemple une petite bouteille de soda.
Choisir une bouteille en plastique de 33 ou 50cl ayant contenu des boissons gazeuses car les bouchons sont étanches et peuvent même résister à une pression importante. C’est dans cette petite bouteille que vous mettrez les matières fermentescibles (revoir la leçon n°2).
La bouteille n°2 « Biogaz » , placée à l’envers (de 1 à 2 litres)
Choisir une bouteille ayant aussi contenu une boisson gazeuse pour les mêmes raisons de bonne étanchéité.
Cette bouteille collectera le Biogaz grâce au tuyau arrivant du réacteur. Cette bouteille « Biogaz n°2 » peut être graduée tous les 10cl par exemple avec un trait fin de feutre indélébile et à l’aide d’un gobelet doseur (ou éprouvette graduée) pour quantifier les productions de Biogaz. Cette opération de graduation doit se faire avant le montage à l’envers.
La bouteille bien à plat, on verse de l’eau par tranche de 5 ou 10cl et on fait un petit trait chaque fois… Lors du fonctionnement du méthaniseur, le Biogaz produit chassera l’eau et on pourra quantifier et donc relever les volumes de Biogaz (tous les jours à la même heure par exemple).
La bouteille n°3 « support » (de 5 litres)
Cette bouteille a un double rôle : elle sert de support à celle du dessus et récupère au fur et à mesure l’eau chassée de la bouteille n°2 par le Biogaz produit.
Deux tuyaux
Le premier tuyau, n°1 (80cm) part du bouchon du réacteur (il dépasse de 5mm le dessous du bouchon), traverse le haut de la bouteille de 5 litres (à peu près à 3cm du haut, incision avec un cutter), pénètre par le bouchon de la bouteille n°2 qui collecte le Biogaz et arrive tout en haut de cette bouteille.
En effet le Biogaz produit ne sera pas « lavé » par la colonne d’eau formée dans cette bouteille si le tuyau arrivait en bas. Une dissolution du dioxyde de carbone (CO2) contenu dans le Biogaz pourrait se faire.
Le deuxième tuyau, n°2 (40cm) traverse aussi le bouchon de la bouteille N°2 à Biogaz, il sert à évacuer l’eau dans le réservoir de 5 litres. Pour cela il part du dessus du bouchon à 5mm environ et doit tremper au fond de cette bouteille de 5 litres. Cette bouteille de 5 litres sera remplie en début de cycle avec au maximum 3 litres d’eau (masse d’eau pour la stabilité).
Tuyaux et perçages
Utiliser des tuyaux (genre « cristal » en plastique transparent que l’on trouve dans toutes les surfaces de bricolage) de diamètre extérieur 6mm (vendus au mètre, en acheter 1,20m).
Il faut percer les deux bouchons avec une mèche neuve bien affûtée de 5mm de manière à rentrer en force les tuyaux dans les bouchons pour assurer l’étanchéité. Pour faciliter l’introduction, il faut couper légèrement en biais le bout des tuyaux.
Pour percer les deux bouchons, bien les visser à fond sur les bouteilles avec leurs joints (s’ils en ont).
Percer proprement et bien perpendiculairement pour ne pas faire un trou « ovale » qui n’assurerait pas l’étanchéité. Ne pas permuter les bouchons entre les bouteilles.
Le bouchon du réacteur N°1 est percé d’un seul trou au centre, par contre le bouchon de la bouteille Biogaz
N°2 comporte deux trous, il faut faire attention de ne pas abîmer le filetage et ne pas faire ces deux trous « collés », laisser environ 3mm entre les deux trous.
Préparation d’un cycle de méthanisation
La bouteille « support » de 5 litres est remplie avec 3 litres d’eau du robinet pour être stable.
La bouteille « Biogaz » de 2 litres qui collecte le Biogaz est pleine avec 2 litres d’eau du robinet.
Lors de sa mise en place à l’envers, ne pas la comprimer afin qu’elle ne perde pas d’eau (il ne doit pas y avoir d’air non plus)
Le réacteur n°1 sera rempli de matières fermentescibles au choix, (voir la leçon n°2 : « Que peut-on méthaniser ? »). Ne pas mettre trop de matières que l’on aura broyées avec un mixer (attention de pas émulsionner le mélange avec de l’air, la forte présence d’oxygène retarderait le début de production du Biogaz !).
Le mélange des matières fermentescibles avec de l’eau ne doit pas être trop épais, en effet il faut que les bulles de Biogaz puissent remonter facilement. Ces matières seront mélangées avec de l’eau de pluie, de rivière, d’un puits, d’une mare, minérale non gazeuse ou déminéralisée… mais pas d’eau du robinet car elle contient du chlore (ou autre bactéricide) qui retarderait les réactions ou pire stériliserait le milieu !
Toujours ensemencer les matières fermentescibles en rajoutant un peu de déjections de cabri, mouton, bouse de vache, cheval, lisier de porc, autre ruminant, boues de station d’épuration ou même prélèvement dans une fosse septique.
Il est préférable de laisser le méthaniseur à la chaleur du soleil ou dans une pièce chauffée (voir la leçon n°4). Ne pas « presser » les bouteilles une fois que tout est en place. Au départ il ne doit y avoir ni bulles ni déformations des bouteilles n°2 et n°3.
Lorsque vous aurez maîtrisé ce genre de petit méthaniseur et fait plusieurs cycles avec différentes matières fermentescibles, vous pourrez passer au modèle de 220 litres (voir leçon n°10). Le modèle de 220 litres permet déjà une production pour cuire des aliments.
La bouteille n°2 doit être le plus rigide possible pour limiter sa déformation par dépression lors de sa mise à l’envers (une marque d’eau gazeuse à « grosses bulles » s’y prête parfaitement).
Délais
Les premières bulles de Biogaz seront visibles au bout de 2, 3, ou 4 jours. En général la production de ce type (dit « cycle discontinu » ) dure 4 à 5 semaines.
Bon travail !
