Comment réaliser un digesteur compact de biomasse ARTI

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Sommaire

Description

  • 'Problème:' le combustible de cuisine, l'élimination des déchets, de l'inefficacité de la production traditionnelle de biogaz à partir des excréments du bétail
  • 'Idée:' Un processus très efficace de la biométhanisation, grâce à la haute teneur en calories des déchets utilisés pour la digestion bactériologiques. Le système est utilisable par tout ménage.
  • 'Difficulté:' Construction: facile à moyen, Utilisation: facile
  • 'Gamme de prix:' d'environ 100 $ pour du matériel neuf
  • 'Matériel requis:' 2 réservoirs d'eau en plastique, l'un d’une contenance d’1 mètre cube, l'autre de 0,75 mètre cube de contenu, des tuyaux flexibles, une base stable et horizontale, un cadre pour limiter le mouvement du réservoir de gas lorsqu’il monte, les raccords d'entrée et de sortie
  • 'Région:' monde, Dans les régions tempérées aux climats froids, le digesteur doit être chauffé
  • 'Compétences:' simple plomberie
  • 'Combien de personnes?' 2
  • 'Combien de temps cela prend-il?' De trois à max. dix heures de temps de construction, deux semaines pour commencer la production de méthane

Glossaire:

'Biomethanisation:' se produit par la digestion anaérobie des matières organiques par des bactéries. Les bactéries digèrent les calories contenues dans les matières organiques et libérent du méthane et du dioxyde de carbone.
'Alimentation:' la matière organique qui sera alimenté régulièrement dans le digesteur afin d'être digérée en méthane.
'Lisier:' mélange de décomposition de matières premières et de l'eau.

Comparaison avec les systèmes existants

Les processus de biométhanisation actuels, qui utilisent comme matières premières: le fumier de bovins, excréments, effluents de distillerie etc. sont très inefficaces, car les calories disponibles et de la valeur nutritive pour les bactéries de ces substances est très faible, car les calories présentes dans l'alimentation ont déjà été utilisés par le bétail, les humains ou les procédés de fermentation.

Le bon sens dit que la production d'énergie d'un système doit correspondre à l'entrée.
Le méthane a un pouvoir calorifique de 11.000 kcal / kg. Pour obtenir un haut rendement énergétique, le processus de méthanisation devraient recevoir un apport calorique élevé.

Aujourd'hui, les déchets solides municipaux (DSM) sont également utilisés comme une source de méthane. Les déchets alimentaires ont une teneur calorique relativement élevée, mais dans le processus actuel, appelé le système de fermentation en deux étapes, les déchets sont soumis à une première fermentation aérobie afin de réduire sa masse, et alors seulement, ayant laissé très peu de calories, d'être nourri aux digesteurs anaérobie de méthane.

Ces systèmes de production traditionnels de production de biogaz permettent de produire environ 10 kg de méthane par tonne de matière première dans un processus achevé en 40 jours. La durée peut être réduite en utilisant des bactéries thermophiles, mais le ratio de l'entrée à la sortie reste inchangé.

En outre, l'utilisation des excréments du bétail comme la matière première pour la méthanisation est le principal facteur de limitation de l'utilisation généralisée de digesteur à méthane domestiques en Inde pour la fourniture de carburant pour les ménages: -cela exige 40 kg excréments bovins par jour (de 6 à 8 têtes de bétail) !- Comme le fumier a un temps de rétention de 40 jours, la taille du digesteur est grande -en outre, il faut charger entre 80 et 100 litres de mélange d’eau et de fumier par jour, ce qui represente un gros travail et est une source de plaintes de la part des utilisateurs. Les limites d'espace, d'argent, l'insuffisance d'animaux pour charger l’unité et des problèmes de maintenance, font que de nombreux agriculteurs et les ménages arrêtent cette technologie.

Nouvelle technologie de production de biogaz ARTI

ARTI développé en 2003 une nouvelle technologie de production de biogaz qui utilise des matières premières à haut contenu calorique, composées de féculents ou de matières sucrées. Cette haute teneur en calories dans le matériau permet de produire 250 kg de méthane par tonne de matière première (sur la base du poids sec) dans un temps de traitement d'une journée.

Ce qui signifie que pour couvrir le besoin en méthane d'un ménage pour cuire de 3 repas par jour, il faudra ajouter 2 kg de matériaux par jour à l’unité de méthanisation. Les matières premières utilisées peuvent être aussi variés que: les déchets de céréales, les semences d'espèces végétales, les tourteaux de graines oléagineuses non comestibles, les fruits non comestibles ou non marchandes (espèces sauvages de ficus, les mangues et les bananes trop ou pas assez mûres...) restes de nouriture ou d’huile de cuisson, même de la farine a balayé du plancher d'un moulin à farine peut être utilisée comme matière première pour l'unité de production de biogaz.

En raison de la faible quantité et la rapidité du processus, la taille, l'entretien et le prix sont considérablement réduits:

  • Le réservoir de gaz de l'unité a une capacité de 750 à 1000 litres ce qui est suffisant pour cuire deux repas pour une famille de 5.
  1. l'unité est emplie quotidiennement avec un kilo de purée de matières premières mélangées avec de l'eau le matin et un kg dans la soirée,
  2. le total quotidien des effluents produits par ce système est de 10 litres, qui peut être utilisés pour arrosage du jardin, des plantes ou recyclés dans le digesteur.

-une nouvelle unité de production de biogaz varie entre 5000 et 6000 roupies (112 à 135 $, 2007) correspondant au prix de l’achat et l’installation de deux réservoirs d'eau en plastique placés l’un dans l’autre, un socle en béton, le cadre et le petit matériel de plomberie nécessaire.

Comment construire la nouvelle unité compacte de production de biogaz :

L'appareil se compose de:

File:Arti india biogas.jpg

Deux réservoirs d'eau en plastique vendus dans des magasins entrepôts sanitaires et de plomberie. L’un devrait être plus grand que l’autre de sorte que, une fois que le couvercle de chaque réservoir est découpé, le plus petit puisse tenir dans le plus grand et se déplacer comme un "télescope". Le plus grand réservoir (ou tambour) sert de digesteur, et le plus petit, placé « tête en bas » dans la plus grande sert de réservoir de gaz.
-Le tuyau d'entrée: un tuyau flexible de 3cm de diamètre, un peu plus long que la hauteur de la citerne, est monté dans la partie basse du grand réservoir. À l'extrémité libre de la conduite, est fixé un entonnoir pour faciliter le versement de la matière première qui doit être tout à fait fluide. Le tuyau et l'entonnoir sont fixés librement en haut de la cuve, en position verticale. Ce tuyau servira aussi de purge en cas de nécessité.
-La sortie d'effluent est montée sur la partie supérieure du plus gros réservoir et détermine le niveau maximal de la matière dans le réservoir.
-Le plus petit réservoir est équipé d’un tuyau de sortie du gaz qui est dirigé vers la cuisinière..
Lorsque les bactéries commencent à digérer la matière première et à produire du gaz, celui-ci monte vers le haut du réservoir, s’échappe du liquide et reste prisonnier dans le plus petit reservoir qui coulisse à mesure qu’il se remplit
-une structure est donc construite au-dessus des réservoirs afin de stopper le réservoir de gaz lorsqu’il est rempli. Il est possible de mettre un poids sur la partie supérieure du réservoir afin d'augmenter la pression du gaz dans le réservoir.
Le brûleur de la cuisinière doit être un peut adapté à cause de la proportion de dioxyde de carbone présent dans le biogaz (trous un peu plus larges). Le méthane brûle avec une flamme bleue, sans produire de la fumée ou de suie. C’est donc un système de cuisson respectueux de l'environnement. Ainsi, l'introduction de la nouvelle unité compacte de production de biogaz n’aide pas seulement les ménages urbains à utiliser leurs déchets organiques, mais aussi aide à prévenir des millions de décès prématurés de femmes et d’enfants des ménages ruraux en raison de la pollution de l'air causée par la fumée et la suie du bois de chauffage traditionnel, ce qui a un net impact positif sur la santé de la population. Par ailleurs, ce système permet de reduire l’utilisation de bois et donc la deforestation, ainsi que l’utilisation et le transport de GPL.
La petite quantité de résidus solides produits par l'usine de production de biogaz est un bon engrais.
Le méthane, au contraire du propane, est plus léger que l'air, il y a donc peu de risque d'une accumulation et d'explosion en cas de fuite. Dans les régions chaudes, le système peut être mis dans un jardin ou sur une terrasse de toit accessible, car il a besoin d'une température relativement chaude.

File:Biogas Use Your Biogas.gif

Ajustez l'arrivée d'auir dans le bruleur de manière à obtenir une flamme bleue, pas une flamme jaune.

Comment faire pour démarrer le processus?

Le système est chargé en premier lieu d’un mélange d'environ 20 kg d'excréments de bétail, les déchets de farine ou d'amidon et d'eau.: Les bactéries présentes dans l'intestin et par conséquent dans le fumier du bétail sont les bactéries qui décomposent la matière organique en méthane et en dioxyde de carbone. Après un temps d'attente de 2 semaines environ, le gaz devrait commencer à être émis et le haut du réservoir se soulever. Test du gaz par combustion: si le gas dans le réservoir est combustible, vous pouvez commencer à ajouter des matériaux à haute valeur calorifique.
'Alimentation:' quotidiennement : 1 kg à 1,5 kg de purée matière mélangé avec 10 à 15 litres d'eau, le matin et dans la soirée.
L'alimentation peut être des déchets de farine, des déchets végétaux, résidus, déchets alimentaires, les huiles usées, les fruits et les pelures de fruits pourris. tourteaux, restes de pressage de l'huile. Même les rhizomes de bananier, canne, nutgrass, graines non-comestibles (par exemple, Leucaena, Sesbania, tamarin, noyaux de mangue) sont d'excellents matériaux de production de biogas. Les grands morceaux (plus de 20 mm) doit être transformés, écrasés ou mixés avec un mélangeur de produits alimentaires. Des mixeurs à main et à pédale sont en cours de développement.

Le digesteur doit fournir un approvisionnement régulier en gaz, en général 250 g de gaz par jour à partir de 1 kg (matière sèche)de matière alimentée.

Est-il possible d'utiliser le système compact de production de biogaz en milieu urbain?

L'unité compacte de production de biogaz développée par ARTI accepte volontiers des matériaux organiques tels les déchets de cuisine hautement digestible comme matière première et peut facilement s’integrer dans le style de vie urbain. Une seule unité produit suffisamment de biogaz pour au moins réduire de moitié l'utilisation de GPL ou le kérosène pour la cuisson des aliments dans un foyer, ainsi que d'une petite quantité de résidus solides qui peuvent être utilisés comme engrais. L’unité compacte ARTI de production de biogaz pourrait être reproduit partout où il y a l'espace pour l’unité dans un espace aéré, et la température est suffisamment élevée et constante.

Dans les villages, les déchets de cuisine sont traditionnellement ajoutés à l'alimentation animale ou laissés sur le côté de la route pour les animaux. Les gens continuent à le faire dans certaines villes, mais il y a moins d'animaux pour les consommer ce qui attire les mouches et les rats. Cette nouvelle technologie de Biodigestor offre une solution non seulement pour l'élimination des déchets domestiques, mais aussi pour l'élimination des déchets de la communauté.

Quels problèmes peuvent apparaître?

'Une unité de production de biogaz peut devenir acide' et échouer si elle est sur-alimentée, ce qui constitue un défi particulier pour une unité utilisant des matériaux organiques hautement digestible. Si cela se produit, l'unité peut être récupéré par la cessation d'alimentation, puis une reprise lente de l’alimentation. Ce problème était plus fréquent avec le début des systèmes les plus petits (0,5 ou 0,75 m3) qu’avec les grands systèmes.

Sécurité

En outre, il existe des règles de sécurité importantes à considérer: Comme de l'eau, l'électricité, des automobiles etc., le biogaz n'est pas complètement sûr, mais c'est en étant conscient des dangers que vous pourrez expérimenter et produire votre biogaz en sécurité.

INCENDIE / EXPLOSION

Le méthane, qui est fait à partir de 0% à 80% de biogaz, peut produire un mélange explosif dans l'air!
La limite inférieure d'explosivité du méthane étant de 5% et la limite supérieure de 15% de méthane. Les mélanges biogaz contenant plus de 50% de méthane sont combustibles, tandis que la baisse des pourcentages peut soutenir, ou entretenir, la combustion. Par conséquent: Pas de flammes nues devraient être utilisés à proximité d'un digesteur et le matériel électrique doit être de qualité satisfaisante, normalement l'épreuve des explosions. D'autres sources d'étincelles sont le fer ou d'acier ou d'autres éléments, les outils électriques (en particulier commutateurs et brosses), les interrupteurs électriques normaux, téléphones mobiles et l'électricité statique.

Pour faire une épreuve d'inflammabilité prélever un petit échantillon, et faire le test à l'écart du digesteur principal. Intégrer un pare-flamme dans la conduite d'alimentation, qui doit être de longueur suffisante (minimum 20 m). Voir le croquis de Flametrap1 et Flametrap2, qui fonctionnent avec des niveaux d'eau qui constituent une soupape naturelle et maintiennent une pression constante tout en empêchant une flamme de "remonter" le long du tuyau (ce qui risquerait de faire exploser le réservoir).


MALADIE

Le processus de digestion anaérobique dépend d'une population mixte de bactéries d'origine en grande partie inconnue, mais venant souvent d'excréments animaux, toutes les précautions d'hygiène doivent être prises pour la manipulation du contenu du digesteur: éviter tout contact avec le contenu de digestion et de se laver à fond après avoir travaillé au digesteur (et particulièrement avant de manger ou de boire). Cela contribue aussi à réduire au minimum la propagation des odeurs qui peuvent accompagner le processus de digestion. Le processus de digestion aide à réduire le nombre de pathogènes (causant des maladies), les bactéries, en particulier à des températures de fonctionnement plus élevés, mais la nature biologique du processus doit être gardée à l'esprit.

ASPHYXIE

Comme le biogaz déplace l'air, il réduit le niveau d'oxygène, ce qui restreint la respiration, de sorte que la zone du digesteur doit être bien aérée afin de minimiser les risques d'incendie / explosion et d'asphyxie.

Le biogaz est constitué principalement de CH4 et de CO2, avec éventuellement de faibles niveaux de H2S et d'autres gaz. Chacune de ces composantes a ses propres problèmes, ainsi que déplacement d'oxygène.

  • CH4 - plus léger que l'air (s'accumule dans les espaces de toit etc), explosif (voir ci-dessus).
  • CO2 - plus lourd que l'air (s'accumule dans les creux, puisards, etc), des niveaux peu élevés affectent la respiration, des niveaux plus élevés déplacent l'oxygène.
  • H2S - (gaz d'œuf pourri) détruit les tissus olfactifs (odorat) et les tissus des poumons, et devient inodore à mesure qu'augmente la concentration! Très dangereux et fatal. Plus de détails, un cas concret et du matériel de détection sont disponibles à www.adelaide.edu.au/biogas/safety/.

une ventilation adéquate, des précautions adaptées et équipements appropriés de protection permettant de minimiser les dangers associés à la production de biogaz, ce qui en fait un bon serviteur plutôt que d'un mauvais maître.

Comment acheter le système de biogaz ARTI compact? Coût et paiement

Samuchit Enviro-Tech (SET) Pvt. Ltd, une entreprise créée par des membres de ARTI, est en charge de la commercialisation du système de biogaz ARTI compact en Inde. ARTI forme des techniciens à l'installation des unités de production de biogaz utilisant les réservoirs en plastique disponibles localement (communément utilisés pour le stockage de l'eau) et un kit de plomberie fournies par SET. SET fournit également un brûleur de cuisinière en fonte, et un robinet de gaz ( le brûleur doit être un peut adapté à cause de la proportion de dioxide de carbone présent dans le biogas). Cet ensemble, constitué d’un kit plomberie et d’un brûleur biogaz, coûts. 2350 Rs (incl. Taxes et transport partout en Inde). Le coût total estimé du compact système de biogaz pour un ménage (autour de 1000-1500 l. de capacité) est d'environ Rs.10000, mais le coût réel varient en fonction des prix des réservoirs en plastique et les coûts de main-d'œuvre.

Si vous voulez expérimenter ...

Comme ce sont les bactéries présentes dans l'intestin des bovins qui décomposent la matière organique en méthane et de dioxyde de carbone, tout ce que le bétail est capable de digérer permettra de produire du méthane. Peut-être existe-t-il d'autres bactéries, présentes dans l'intestin des animaux, qui serait capable de digérer d'autres types de matières organiques: Des insectes par exemple? Il est dit que des chercheurs américains expérimentent avec les bactéries présentes dans les termites qui leur permettent de digérer le bois et matériaux ligneux et le transformentt en méthane. Les bactéries se développent lorsque l'alimentation adaptée est disponible, Peut-être que quelques termites écrasées dans le mélange peut accroître la production de méthane pour une matière première riche en cellulose ?

Success story

ARTI a remporté le prix Ashden pour l'énergie durable 2006 dans la catégorie de la sécurité alimentaire pour la conception et le développement de cette simple mais puissante technologie pour le peuple. À partir de 2003, environ 1000 unités compactes de production de biogaz ont été installées à ce jour par le personnel formé ARTI - couvrant les zones rurales ainsi que les ménages urbains dans le Maharashtra. Au moins 1000 unités ont été installés par des passionnés et les amateurs, en utilisant l'instruction VCD largement produite et distribuée par ARTI (http://www.arti-india.org/content/view/50/48/ pour plus d'informations sur nos VCD et brochures). Au Maharashtra, plusieurs producteurs indépendants ont copié la conception d'eux-mêmes. Ces installations existantes sont un outil de publicité pour les avantages de systèmes de biogaz et, par conséquent, pour les 30-50 unités installées par mois. La municipalité de Pune a décidé que la ville ne peut plus disposer d’un site d'enfouissement des déchets en raison du manque d'espace, et les responsables locaux ont donc fortement encouragé l'utilisation des unités de biogaz pour l’élimination des déchets alimentaires. Des bureaux de conseil locaux ont mis en place des installations de démonstration, qui utilisent des déchets alimentaires locaux et fournissent le gaz pour faire du thé pour les responsables locaux et leurs visiteurs.

Références et bibliographie

Cet article a été transcrit à partir du livret ARTI, „Rural Technologies developed by Arti“ Appropriate Rural Technology Institute,(ARTI) Pune.

Liens

http://www.arti-india.org

Contacts

Appropriate Rural Technology Institute (ARTI)
2nd Floor Maninee Apartments, Survey No.13, Dhayarigaon / Pune / Maharashtra / 411 041 India
arti_pune(at)vsnl.net
00 91-20-24390348 / 24392284
00 91-20-24390348

Installation et support technique: Samuchit Enviro-Tech Pvt. Ltd.
Flat No. 6, Ekta Park Co-op Hsg Society, Behind Nirmitee Showroom / Law College Road, Erandwana / Pune – 411004.
Tél. et Fax: 020-25460138
Courrier électronique: samuchit (at) vsnl.net

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