méthanisation digestat innovation biogaz
A
Études
Déchets et Propreté
TSM 9 2020 - Page(s) 71-82

Conception de réacteurs et compteurs de gaz innovants pour la méthanisation en voie sèche à l’échelle laboratoire

Design of innovative reactors and gas counters for dry anaerobic digestion study at laboratory scale

Résumé

Le but de cette étude est de concevoir et de valider un ensemble de réacteurs et de compteurs de gaz permettant d’étudier la méthanisation en voie sèche à l’échelle laboratoire. L’intérêt de cet ensemble est de permettre la mise en oeuvre d’essais sur des substrats solides complexes, tels que des fumiers pailleux, tontes d’herbe et biodéchets, avec des quantités mises en jeu significatives, tout en préservant la structure et les caractéristiques physiques des substrats à étudier (pas de prétraitements préalables tels que broyage ou séchage). Il permet également d’agir sur les paramètres  physiques clés, tel que la composition en substrats, l’immersion du massif et la recirculation de l’inoculum. Sa conception permet de réaliser deux types d’expériences : un suivi de production de méthane et une expérience de traçage au sein du massif solide. Le suivi de la production de méthane peut s’effectuer pour une composition en substrats donnée, pour laquelle l’immersion et les contraintes de recirculation sont déterminées. Cela permet des expériences d’optimisation de ces paramètres, notamment par les méthodes fournies par les plans d’expériences. Le traçage permettra quant à lui de déterminer le temps de séjour de la phase liquide au sein du massif solide. La création de cet ensemble a suivi un processus de conception classique : génération d’idées, sélection du produit, développement du produit puis tests et comparaison à la littérature. Les deux premières étapes de création ont été effectuées par une veille bibliographique, puis par conception assistée par ordinateur à l’aide de l’outil AutoCAD 2020. L’ensemble ainsi créé a ensuite été construit en deux prototypes successifs afin de perfectionner sa mise en oeuvre. Le modèle final a enfin été mis en oeuvre en conditions réelles de méthanisation en voie sèche afin de valider son fonctionnement et de comparer les résultats obtenus à la littérature.

Abstract

The main objective of this study is to design a practical tool which allows studying the dry anaerobic digestion phenomenon at lab scale. The goal of such a tool is to permit dry anaerobic digestion tests implementation on complex dry substrates, as solid manure with long straw, damp grass and biowastes, with significant quantities, maintaining structure and physical characteristics of the used substrates (without initial preprocessing as crushing or drying). It permits as well to modify the key physical parameters, as the substrate composition, the solid matter immersion or the inoculum recirculation. The design allows realizing two kinds of experiments: a methane production monitoring or a tracing experiment inside the solid matter. The methane production monitoring may be made at different substrate compositions, each one with given immersion and recirculation constraints. This monitoring can permit optimizing each of those parameters. The tracing experiment permit to determine the liquid phase residence time inside the solid matter. This tool creation pursued a classical conception process: idea generation, product selection, product development then laboratory tests to compare it with literature. The first two creation steps have been performed by literature monitoring and by a computer-aided design with the AutoCAD 2020 tool. The product thus created was built in two successive prototypes to improve its implementation. The final model has been implemented in real dry anaerobic digestion conditions to confirm its proper functioning and to be compared with the literature.

Mots clés : Méthanisation en voie sèche, Conception, CAO, Réacteurs, Echelle laboratoire, Déchets solides
Keywords : Dry anaerobic digestion, Design, CAD, Reactors, Lab scale, Solid wastes
https://doi.org/10.36904/tsm/202009071

1,3,7 Alliance Sorbonne Université – EA 4297 TIMR UTC/ESCOM – UTC – Compiègne
1,2,8 Institut polytechnique UniLaSalle – EA 7519 Transformations & AgroRessources – Beauvais
1,4,5,6 Direction Innovation Siaap (Syndicat interdépartemental pour l’assainissement de l’agglomération parisienne) – Colombes

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