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Biogaz: Bénéfice net

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Une des caractéristiques qui sont attribuées à la civilisation actuelle est d'être un producteur de déchets, et il ya des raisons pour cela. En fait, dans les plus grandes villes du monde, chaque habitant produit des milliers de kilos de déchets par an, ce qui pose de sérieux problèmes: Que faire avec ce tas de déchets?

Dans les environs de ces villes il n'y a plus de place pour l'emplacement des décharges et de plus en plus il faut emporter les ordures plus loin. Les déchets deviennent de l'or et leur transport et leur élimination a coûté beaucoup.

En outre, il faut garder à l'esprit que les producteurs de déchets ne sont pas seulement des citoyens individuels, mais aussi d'autres entreprises y collaborent.

Il est vrai que beaucoup de ces déchets retourneront spontanément à la nature. Mais quand ? La vitesse de rotation naturelle des substances est très lente par rapport au processus le plus technologique. En outre, si le résidu est abandonné, il devient polluant au détriment de l'environnement.

Idéalement, la société avait déjà planifié la direction du produit. Mais même si la science tente de résoudre le problème, le sujet reste compliqué.

Dans les lignes suivantes, nous allons essayer de résoudre le problème par l'une des voies identifiées, la transformation des déchets en biogaz. Il semble que c'est un chemin avec beaucoup de succès.

Cela fait 200 ans que l'air inflammable ou méthane a été découvert. Ce gaz pouvait être trouvé partout où la décomposition de substances organiques était produite sans oxygène. La formation de méthane dans la boue des barrages, lacs, rivières, mers et eaux de congestion est un processus biologique réalisé grâce à des bactéries anaérobies, c'est-à-dire des bactéries qui vivent sans oxygène.

Mais pas seulement cela. En développant cette idée, il a été démontré que ce processus de méthanisation des substances organiques a également lieu dans le ventre de la terre, de sorte que de nombreux gisements de gaz naturel formés au cours des siècles étaient dus à l'activité vitale des bactéries.

Dans l'étape suivante, les théories sur l'origine biologique du méthane et les graves problèmes écologiques ont cherché à incorporer aux chercheurs l'idée d'élaborer industriellement du méthane avec des déchets organiques. Pourquoi ne pas accélérer le mécanisme d'utilisation de substances organiques si les vitesses des processus technologiques réalisés volontairement par la civilisation sont beaucoup plus grandes que celles de la rotation naturelle des substances ? Ils établiraient des conditions aux bactéries qui pourraient être confortables et produiraient du méthane plus fort que dans les racines de la planète.

Cette idée a commencé à construire les premières installations pour obtenir du biogaz et des engrais à partir des déchets générés dans les élevages. Par la suite, ils ont augmenté. Parallèlement, d'autres voies de la bioénergie ont commencé à se briser, comme les voies organiques, la synthèse du gaz, la matière première de l'essence artificielle, etc... Cependant, la solution la plus appropriée était la voie vers le biogaz.

Mécanisme de production de méthane

Avant d'analyser les possibilités d'utilisation du biogaz, nous indiquerons un peu le mécanisme de production du méthane.

Le biogaz est produit à la suite de la fermentation de substances organiques, qui est produite par le mélange naturel de micro-organismes dans des situations strictement anaérobies, dans des réacteurs spéciaux de 1 à 9 mille m3. Il est vrai que les déchets qui sont chargés dans les réacteurs contiennent une certaine quantité d'oxygène, mais cela sera immédiatement absorbé par des bactéries appelées anaérobies facultatives. Ces bactéries sont capables de se développer en gaz habitable ou de mener une vie anaérobie sans elle.

La température de fermentation est choisie en fonction des résidus et de leur contamination. Si les déchets sont sanitaires propres, le régime mesophilique (30-40°C) sera utilisé. Si vous avez des microbes dangereux à éliminer, des œufs de brelmint, des graines de mauvaises herbes, etc., ou si l'accélération du processus est importante, le régime à choisir sera le thermofilo (55-60°C). À des températures aussi élevées, le microflore pathogène est livrée et le même processus dure entre 5 et 10 jours au lieu de 20.

Dans les réacteurs, la substance organique traverse une voie complexe de transformation. Les premiers polymères biologiques (protéines, graisses, polysaccharides, acides nucléiques et autres) sont hydrolysés par des groupes spécifiques de bactéries, en raison de la formation de composés plus simples (alcools à haut poids moléculaire, acides organiques, peptides, acides aminés, etc. ).

De leur côté, ils fermentent avec des bactéries acidifiantes qui deviennent des acides gras volatils, des alcools de faible poids moléculaire, de l'hydrogène, du gaz carbonique, de l'ammoniac et des sulfures d'hydrogène. Ces substances sont soumises à un processus de décomposition ultérieur, obtenant de l'acide acétique et formel, de l'hydrogène, du gaz carbonique et des micro-organismes acétogènes. Enfin, les bactéries méthanogènes sont responsables de la libération du biogaz, dont les composants sont du méthane (70%) et du gaz carbonique (30%).

Les résidus d'élevage et de fermes avicoles ont eux-mêmes un mélange de travail de micro-organismes. Pour votre activité binaire il suffit de sélectionner le pH (c'est-à-dire la concentration d'ions d'hydrogène) à la température adéquate pour la décomposition des substances organiques et la vitesse d'arrivée de la matière première au réacteur. Pour la fermentation dans les réacteurs dans d'autres déchets, un mélange supplémentaire de culture spécialement préparé pour cela est inclus. Pour le moment, le système méthanogénétique n'est pas suffisamment étudié, mais il fonctionne avec fiabilité et il est possible d'utiliser pratiquement toutes les substances organiques de la décharge.

Dans la décomposition de substances organiques, non seulement on forme du biogaz, mais on obtient aussi de la boue avec de l’azote minéralisé, du phosphore, du potassium, etc. La boue peut être utilisée comme engrais.

Dans les centrales de biogaz, la boue est obtenue à la suite de l'élaboration de sédiments des eaux fécales urbaines. Dans les réacteurs, en raison de la température (50-55°C) elle subit une véritable purification sanitaire, ce qui lui permet de l'utiliser en agriculture.

Cette technologie a suivi une autre ligne. La vitesse de fermentation a atteint 5%. La partie de la biomasse fermentée dans le réacteur est extraite et mélangée avec la matière première provenant du tuyau. De plus, la décomposition de substances organiques produites par les microbes commence avant qu'elle n'atteigne le réacteur. La périodicité du processus principal a été obtenue cinq fois plus faible, ce qui a permis de réduire le volume des réacteurs et les coûts de construction des réacteurs.

Mais des tests sont également en cours pour accélérer le processus de fermentation métallique autrement. La connaissance des espèces de bactéries anaérobies qui interviennent dans la réaction permettra, par une alternative ciblée, d'obtenir des stocks vaccinaux à haute activité. Son inclusion dans le réacteur provoquera une fermentation intense.

D'autre part, la réaction de décomposition de l'acide acétique au méthane a déjà été décrite. On sait que les acides di-tricarboxyliques (produits intermédiaires de la décomposition de certaines espèces de substances organiques) sont de forts catalyseurs dans la synthèse du méthane au niveau cellulaire ( in vivo ) dans l'union méthanétique, ce qui permet d'accélérer une des chaînes de méthanisation de substances organiques, d'augmenter de 10 fois la formation de biogaz et d'augmenter la vitesse.

Les méthodes technologiques modernes pour la production de biogaz sont calculées pour l'utilisation de déchets liquides avec une humidité supérieure à 85%. Cela offre évidemment un grand avantage, puisque le processus de fermentation se fait de manière ininterrompue. Mais il est également vrai que sur Terre il y a plus de substances organiques sèches et, selon les technologies connues, pour réaliser ces processus il faut beaucoup d'eau. Par exemple, l'élaboration de 60 millions de tonnes de déchets solides dans nos villes nécessiterait un milliard de m3 d'eau par an. Et puis il faudrait les pulvériser. Cependant, on progresse dans la construction de technologies pour l'obtention de biogaz par fermentation des déchets avec 60% de substance sèche.

Une autre matière première prometteuse est l'invention. Ses réserves mondiales avoisinent les 270 milliards de tonnes, soit 100 milliards de m3 de biogaz et d'engrais organo-minéraux.

Le biogaz peut également être extrait d'algues et halogiles spécialement cultivées pour cela dans le sol ou dans l'eau. La plantation industrielle de ce type de biomasse énergétique peut être réalisée dans les marais ou les réservoirs. Selon les études en cours, 20 g de plantes par m 2 de surface d'eau peuvent être collectées chaque jour pendant la période de végétation estivale. Ainsi, on peut obtenir 24 t de biomasse par hectare à la fin de l'été. Après son élaboration en réacteurs, il apportera 12 000 m 3 de gaz, équivalent à 10-12 tonnes de combustibles conventionnels.

Soutien aux exploitations pétrolières

Actuellement, les réserves mondiales de pétrole explorées atteignent 200 milliards de tonnes. Les méthodes modernes de production sont capables d'atteindre seulement 40-50%, soit 100 milliards de tonnes seront inutilisées. Des études ont également été menées sur la création de biotechnologies pour la gazéification du pétrole résiduel. L'objectif est de transformer la gazéification du pétrole résiduel en biogaz à l'aide de bactéries méthanformatrices et de l'extraire à l'extérieur.

L'utilisation pratique de ces processus étudiés contribuera au développement plus intensif de l'industrie du biogaz.

En conclusion

Comme nous l'avons vu, les déchets organiques produits dans nos maisons, usines et fermes (restes de nourriture, chaumes, porcs, porcs, ...) peuvent avoir une utilisation très appréciable. Jusqu'à présent, ces déchets étaient perdus dans les décharges et souvent transformés en nourriture de rats et d'insectes porteurs et transmetteurs de maladies polluantes. La méthanisation des déchets organiques, c'est-à-dire leur transformation en gaz, peut être une importante source d'énergie renouvelable à court terme.