Comment fabriquer du biocarburant soi-même à partir de fumier dans des conditions domestiques

Les technologies modernes de transformation de toutes sortes de matières premières ouvrent la perspective de résoudre avec succès la tâche de production de biocarburant à partir de fumier directement dans des conditions domestiques. De plus, en fabriquant du biocarburant vous-même à domicile grâce à de nouveaux principes de traitement des déchets, vous pouvez parallèlement produire des engrais pour les plantations agricoles.

Et ce dont vous avez besoin pour cela et comment fabriquer correctement un bioréacteur – ces questions, nous les examinerons en détail dans notre article. Nous donnerons des recommandations pour choisir la meilleure matière première pour la production de biogaz et analyserons les particularités de l'utilisation du combustible obtenu pour les besoins domestiques.

Bien sûr, le chemin le plus facile est l'achat d'installations industrielles prêtes à l'emploi. Cependant, leur coût élevé oblige à envisager des options de fabrication des systèmes de production par vos propres moyens.

Brièvement sur la définition du biogaz

Selon les définitions scientifiques, le biogaz est un produit obtenu à la suite du processus de fermentation d'une masse de déchets biologiques. De plus, le produit de fermentation est le méthane ou l'hydrogène.

La formation de méthane (ou d'hydrogène) se produit grâce à l'activité vitale de trois types de bactéries :

• hydrolytiques ;
• acidogènes ;
• méthanogènes.

Un produit de fermentation de qualité est considéré comme une composition gazeuse dont le contenu se répartit dans les proportions : 50-85 % de méthane, 15-50 % de dioxyde de carbone et moins de 5 % de sulfure d'hydrogène.

Voici à quoi ressemble approximativement le schéma structurel de la production d'énergie alternative. Dans ce cas, on utilise des sources de matières premières traditionnelles pour la vie quotidienne, qui conviennent parfaitement à la production d'énergie alternative – le biocarburant.

Ce mélange gazeux est passé à travers des filtres afin de le purifier de la présence de CO² et de H²S, après quoi il reste du méthane biologique pur. Ce gaz ne diffère en rien du gaz naturel utilisé dans les secteurs domestique et industriel.

Les matières premières pour la production d'un mélange gazeux biologique de qualité sont généralement :

• le fumier et les fientes de volaille ;
• les déchets de la production d'alcool (vinasse) ;
• les excédents des productions brassicoles (drêche de brasserie) ;
• les matières fécales et les déchets de la production de poisson ;
• la pulpe de betterave, les déchets ménagers, l'herbe et autres.

Ce n'est qu'une partie des matières premières autorisées. Mais même cette liste montre à quel point la gamme de matières premières est diversifiée pour pouvoir établir une production de biogaz sur une base permanente.

Installation de production de biocarburant, fabriquée selon les besoins d'une des nombreuses exploitations agricoles en activité. Une station de petite taille, mais répondant tout à fait aux besoins d'une exploitation agricole privée.

Les indicateurs volumétriques du rendement du mélange gazeux dépendent directement du type de matière première utilisée et de sa teneur en matières sèches. Ainsi, si l'on utilise du fumier de bovins, il est possible d'obtenir à partir d'une tonne de fumier 50-60 m³ de biocarburant, contenant jusqu'à 60% de méthane.

On considère que les meilleures matières premières sont les déchets à forte teneur en matières grasses. Le traitement d'une tonne de déchets gras via une installation classique de production de biocarburant peut produire jusqu'à 1300 m³ de mélange gazeux, où la teneur en méthane atteint 90%.

Comment fabriquer un module de transformation fermier ?

Pour réaliser un système de transformation des déchets en biocarburant, il faut au minimum connaître le principe de fonctionnement de tels dispositifs et avoir des notions de schématique.

Schéma d'une installation de bioréacteur : 1 – bioréacteur ; 2 – agitateur ; 3 – réchauffeur ; 4 – pompe ; 5 – élément filtrant ; 6 – compresseur de gaz ; 7 – gazomètre ; 8 – collecteur de fumier ; 9 – sortie des engrais (lisier) ; 10 – pupitre de commande du chauffage

Examinons les deux, mais il faut noter : la construction d'une installation complète est une tâche assez laborieuse et coûteuse. À domicile, en général, on ne parvient à réaliser que quelque chose de similaire aux stations de traitement. Néanmoins, certaines tentatives sont parfois couronnées de succès.

Principe de fonctionnement de l'installation biologique

La technologie de production de biocarburant suit généralement l'approche systémique suivante :

1. Le bioréacteur (cuve) est chargé de fumier.
2. Pendant un certain temps, le processus de fermentation a lieu à l'intérieur du réacteur.
3. Un milieu gazeux se forme.
4. L'extraction des gaz du réacteur est effectuée.
5. Le mélange gazeux est purifié et dirigé pour être utilisé comme combustible.

La composition du mélange gazeux obtenu à la sortie se caractérise par une saturation assez élevée en différentes substances. La part la plus importante est celle du méthane (60%), du dioxyde de carbone (35%) et d'autres substances, dont le sulfure d'hydrogène (5%).

Voici à quoi ressemble le diagramme de répartition des gaz du mélange : 1 – teneur en méthane d'environ 63-65% ; 2 – teneur en dioxyde de carbone d'environ 30-33% ; 3 – teneur en sulfure d'hydrogène d'environ 2% ; 4 – teneur en ammoniac d'environ 1% ; 5 – teneur en hydrogène d'environ 1%

Cependant, pour un fonctionnement efficace d'une station de production de gaz domestique, des stocks importants de déchets d'activité vitale des représentants du monde animal sont nécessaires.

Par conséquent, la première chose à prendre en compte dans la résolution du problème d'obtention de biocarburant dans des conditions domestiques (de jardin) est la disponibilité de sources de matières premières pour l'installation de transformation.

Fabrication du bioréacteur par vos propres moyens

Après avoir déterminé les sources de matières premières, il faut ensuite choisir l'emplacement du bioréacteur domestique (ou de jardin). Le réacteur lui-même est un récipient hermétique, suffisamment solide, d'un volume calculé en fonction de l'apport quotidien de fumier à traiter (pour information : pour obtenir 100 m³ de mélange gazeux, il faut environ 1 tonne de fumier).

Tableau de rapport entre le type de fumier et la quantité de biogaz obtenue

Tableau montrant l'efficacité de tel ou tel type de déchets biologiques, du point de vue du volume de gaz obtenu. Comme le montre le tableau, le fumier de porc est le plus efficace, capable de fournir la plus grande quantité de biocarburant.

Un tel réservoir devra être installé sur une fondation solide, équipé de vannes et autres accessoires techniques selon le schéma classique. Il est souhaitable de rendre la partie supérieure du récipient amovible, avec des fixations à boulons et un joint d'étanchéité.

Pour assurer la continuité du cycle, le réservoir de stockage doit être équipé d'un module de chauffage artificiel. Si en été, l'efficacité de la fermentation du fumier et la vitesse de production de gaz sont suffisamment assurées par les conditions de température extérieures, en hiver, la situation change.

Pour une utilisation hivernale du bioréacteur, un chauffage artificiel est obligatoire, étant donné l'arrêt de l'activité des bactéries de fermentation dès 4-10 °C au-dessus de zéro. Par conséquent, le réservoir doit avoir une isolation thermique de qualité. La méthode classique d'isolation avec de la laine minérale convient bien à cette fin.

Un exemple concret d'isolation du bioréacteur pour son utilisation hivernale. De la laine minérale a été utilisée ici comme matériau isolant. La couche de laine est recouverte d'un matériau feuilleté (aluminisé).

Il existe plusieurs options d'organisation du chauffage. Par exemple, l'utilisation de radiateurs électriques ou d'un système de chauffage à caloporteur aqueux (chemise d'eau).

La puissance du circuit de chauffage doit être calculée en fonction de la température optimale à l'intérieur du réacteur de 25-40 °C, nécessaire pour atteindre un processus de fermentation efficace de la biomasse.

Outre les chauffages, le degré de stagnation de la biomasse influence l'activité de fermentation. En substance, la matière première du fumier doit être constamment en mouvement à l'intérieur du réservoir. Le mouvement de la biomasse renforce le processus de fermentation et réduit le temps d'obtention de la composante gazeuse.

Version estivale d'une installation pour traiter le fumier et produire du biocarburant. Dans ce cas, le chauffage est réalisé sous forme d'un bain d'eau en béton dans lequel la cuve du réacteur est immergée. Cependant, cette installation ne peut pas être exploitée en période hivernale.

Le problème de l'agitation est résolu en intégrant un agitateur mécanique spécial dans la conception du bioréacteur. L'arbre de ce dispositif est connecté à l'arbre d'un moteur à basse vitesse qui assure la rotation. L'activation et la désactivation du processus de mélange peuvent être manuelles ou automatiques.

Sur notre site, un autre article présente la notice de montage de l'installation pour produire du biogaz pour les besoins d'une maison individuelle.

Procédé de production de biogaz et d'engrais

La conception du système de production de biocarburant à domicile prévoit techniquement de remplir le récipient de fumier à environ 1/3 de sa capacité. Pour charger le fumier, une trappe de chargement avec une porte hermétique est réalisée. La partie supérieure restante du bioréacteur sert à accumuler les gaz produits.

Bioréacteur miniature artisanal fabriqué à partir d'un fût standard de 200 litres. En principe, pour satisfaire des besoins modestes en biocarburant, il convient tout à fait à une utilisation dans une exploitation privée. C'est la même conception que l'on peut réellement réaliser à la maison pour produire du biocarburant.

Sur les niveaux supérieur et inférieur du récipient, il faut réaliser des orifices de sortie. En haut, une sortie de gaz, en bas, une sortie pour l'évacuation du fumier traité (engrais). Il est également conseillé d'installer un hublot dans la partie supérieure du récipient pour observer le processus.

Le raccord pour l'évacuation du mélange gazeux est relié par un tuyau étanche à un dispositif qui fait office à la fois de séparateur et de joint hydraulique. La connexion utilise un tuyau (métallique ou polyéthylène) de petit diamètre (25-32 mm).

Le séparateur lui-même est un récipient de relativement petite capacité, rempli d'eau. Le gaz qui traverse l'épaisseur de l'eau est purifié, évacué vers le gazomètre puis distribué aux consommateurs.

Exemple d'un séparateur à deux étages – un joint hydraulique pour l'acheminement du mélange gazeux provenant du bioréacteur. Cette option de filtration permet d'obtenir un produit de qualité purifié.

Le raccord inférieur du réacteur (pour l'évacuation du fumier traité – le lisier) doit de préférence avoir le plus grand diamètre possible. Une vanne d'arrêt (vanne) y est raccordée et une dérivation est faite vers un réservoir de collecte du lisier. La masse traitée peut être utilisée avec succès comme engrais dans l'exploitation.

Les informations détaillées sur la détermination du volume nécessaire de la cuve, ainsi que sur les calculs de l'efficacité du bioréacteur et de l'intérêt d'utiliser le biogaz, sont présentées dans l'article suivant.

Quelle doit être la composition de la masse de fumier ?

La masse de fumier chargée dans le bioréacteur ne doit pas être considérée simplement comme une matière première appropriée en toutes circonstances. La composition de la substance a une importance fondamentale pour le processus de fermentation. Dans la pratique, il a été observé que la réduction des particules de substrat s'accompagne d'une meilleure efficacité du processus.

Une fibrosité prononcée du substrat et une augmentation de la surface d'interaction des bactéries sont les principaux critères favorisant une décomposition rapide de la masse de fumier. Dans cet état, la matière première de fumier, lorsqu'elle est chauffée et mélangée, ne forme ni sédiment ni film en surface, ce qui simplifie considérablement la filtration du mélange gazeux.

Préparation de la masse de fumier pour le chargement dans le réacteur. On accorde autant d'attention à cette procédure qu'à tout le reste, si l'on souhaite obtenir un volume important de biocarburant en peu de temps.

Le degré de broyage de la matière première détermine la durée de fermentation, ce qui influe à son tour sur le volume de gaz produit. Ainsi, pour réduire le temps de fermentation, il est nécessaire de bien broyer la matière première : plus la qualité du broyage est bonne, plus la période de fermentation est courte.

Particularités de l'utilisation du biogaz pour les besoins domestiques

Le champ d'application de ce type de ressource énergétique est assez vaste. Grâce à l'utilisation du biogaz comme combustible, on produit de l'énergie électrique, on obtient de l'eau chaude ou de la vapeur. Il existe de nombreux exemples pratiques où des véhicules sont ravitaillés avec du biocarburant.

Mais, pour éviter tout problème dans l'exploitation lors de l'utilisation de ce combustible, il est extrêmement important d'aménager un stockage pour le biogaz produit, en réservant l'emplacement approprié pour le gazomètre sur le terrain.

Les installations de biogaz de ce type sont des équipements qui offrent la possibilité de créer des productions sans déchets. À cet égard, certains pays d'Europe occidentale constituent un exemple réussi.

Par exemple, au Danemark, la production de ce type de combustible a atteint près de 20 % du total des ressources énergétiques du pays. Dans les grandes régions du monde – l'Inde et la Chine – le nombre d'installations de biogaz se compte par centaines de milliers.

Puissantes installations industrielles d'extraction de biocarburant. De telles structures sont capables de fournir entièrement en biocarburant les grandes structures agricoles. Un nombre énorme de ces systèmes est utilisé dans le monde entier. Et la croissance quantitative se poursuit activement.

Ce n'est pas sans raison que l'on observe un intérêt croissant dans le monde entier pour les processus de production de biogaz.

C'est l'une de ces options énergétiques considérées comme des sources alternatives et dans lesquelles on voit l'avenir. C'est pourquoi les agriculteurs, les gestionnaires de services publics, les propriétaires de domaines privés et de petites entreprises suivent de près l'évolution de cette technologie.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Aperçu de l'unité de production de biogaz, fabriquée à l'aide d'un réservoir en plastique de 127 litres. Caractéristiques de l'appareil et conseils d'utilisation.

Un intérêt particulier pour l'utilisation de ces installations se manifeste parmi les propriétaires du secteur de la restauration et de la gastronomie, où le thème du traitement des déchets alimentaires reste d'actualité. Sur cette base, il est possible de créer une élimination peu coûteuse des déchets organiques au profit des exploitations. Enfin, la technologie de production de biocarburants est une véritable préservation de l'environnement, ce qui n'est pas le cas de la production d'autres sources d'énergie.

Vous vous intéressez à la fabrication de biocarburants et souhaitez clarifier certains points ? Posez vos questions litigieuses dans les commentaires – nos experts s'efforceront d'éclaircir ces points.

Ou peut-être n'êtes-vous pas étranger à la fabrication d'un bioréacteur et au processus d'obtention du biogaz ? Partagez vos connaissances pratiques et votre avis sur ce sujet sous notre article – de nombreux exploitants seront intéressés par votre expérience et vos recommandations.