Procédé de production de biogaz, Principes de travail, Coût de l'usine

Un guide étape par étape pour le processus de production de biogaz en Inde.

Aujourd'hui, nous discutons du sujet du processus de production de biogaz ainsi que des types d'installations de biogaz, principes de fonctionnement du biogaz, coût d'une usine de biogaz en Inde, avantages du biogaz. Nous incluons également un schéma d'installation de biogaz pour votre référence. pourquoi attendre, plongeons-nous dans les étapes du processus de production de Biogaz.

Comment mettre en place une usine de biogaz en Inde

Le biogaz est un biocarburant et il se réfère normalement au gaz produit à partir de la matière organique telle qu'elle est décomposée par des moyens biologiques. Le biogaz peut être produit par digestion anaérobique ou fermentation de matériaux biodégradables comme la biomasse, fumier, eaux usées, déchets municipaux, bouse de bétail, déchets verts et cultures énergétiques. Les production de biogaz peut être produit naturellement à partir de la décomposition des déchets organiques. Lorsque la matière organique, tels que les restes de nourriture et les déchets animaux, se décomposent dans un environnement anaérobie, c'est-à-dire dans un environnement dépourvu d'oxygène, ils libèrent un mélange de gaz, principalement du méthane et du dioxyde de carbone.

Le biogaz formé à partir d'un digesteur est composé principalement de méthane, gaz carbonique, et d'autres gaz traces. UNE installation de biogaz génère du biogaz à partir de substances organiques telles que les excréments de bétail, et d'autres matériaux biodégradables tels que la biomasse des fermes, jardins, cuisines et déchets de sol de nuit, etc. Le procédé de génération de biogaz est connue sous le nom de digestion anaérobie (DA).

Production de biogaz en Inde

La production de biogaz est principalement constituée de méthane et de dioxyde de carbone. Il pourrait contenir de petites quantités d'humidité de sulfure d'hydrogène et de siloxanes. Les gaz primaires méthane, l'hydrogène et le monoxyde de carbone peuvent être brûlés ou oxydés avec de l'oxygène. Cette libération d'énergie permet d'utiliser le biogaz comme combustible; il peut être utilisé pour n'importe quelle fonction de chauffage, comme la cuisine. Le biogaz peut être utilisé dans un moteur à gaz pour convertir l'énergie du gaz en électricité et en chaleur.

Approximativement, les production de biogaz en Inde a environ 20 ans, 757 lakh mètres cubes en 2014-15. Cela équivaut à 6,6 crores de bouteilles de gaz de pétrole liquéfié (GPL) domestiques. Cela équivaut à 5% de la consommation totale de GPL en Inde aujourd'hui.

Au sein des États, Le Maharashtra arrive en tête de la production de biogaz avec 3578 mètres cubes lakh tandis que l'Andhra Pradesh vient ensuite avec 2165 mètres cubes lakh.

Principe du biogaz :

Les principe du biogaz la production sera donnée ci-dessous;

Le biogaz est formé à la suite de fermentation anaérobie de la biomasse en présence d'eau.

Avantages de la technologie du biogaz :

Certains avantages de la technologie du biogaz sont donnés ci-dessous ;

• Le biogaz fournit un combustible gazeux propre pour la cuisine et l'éclairage.
• Les engrais chimiques peuvent être supprimés puisque le lisier digéré formé à partir des installations de biogaz peut être utilisé comme enrichi bio-fumier .
• Le biogaz est bon pour le climat et pour les problèmes d'assainissement puisque les toilettes peuvent être reliées directement aux installations de biogaz.
• Ces usines de biogaz ont créé des millions d'emplois dans la plupart des pays, en particulier dans le domaine de la collecte des déchets et de la production de biogaz. Par exemple, en Inde, l'industrie des installations de biogaz crée plus de 10 millions d'emplois par an dans les zones rurales.
• C'est une source d'énergie verte sous forme d'électricité et de chaleur pour le réseau local.
• Le biogaz est une recirculation respectueuse de l'environnement des déchets organiques de l'industrie et des ménages.
• Le biogaz pourrait être particulièrement utile dans les zones rurales ou les plus pauvres en raison du faible coût d'installation et de la disponibilité des déchets.
• La collecte et la gestion des déchets s'améliorent considérablement dans les zones dotées d'installations de biogaz. De plus en plus de personnes s'impliquent dans la collecte des déchets afin d'obtenir une source de revenus. Cet effet conduit à l'assainissement général et à l'hygiène des zones.
• Les procédé de génération de biogaz laisse derrière lui du fumier organique enrichi, qui est un bon complément ou remplacement de engrais chimiques .

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Types d'installations de biogaz

Il y a principalement deux types d'installations de biogaz utilisé pour la production de biogaz. Ceux-ci sont:

1. Le type d'installation de biogaz à dôme fixe
2. Le type de gazomètre flottant de l'installation de biogaz.

1. Installation de biogaz à dôme fixe

Les installation de biogaz à dôme fixe se composent d'un digesteur souterrain fermé composé de briques qui a un toit en forme de dôme composé de briques. Ce toit en forme de dôme du digesteur fonctionne comme un réservoir de gaz et possède un tuyau de sortie au sommet pour fournir du gaz aux maisons.

La suspension est formée en mélangeant de l'eau dans bouse de bétail en proportion égale dans le réservoir de mélange. Le lisier formé est ensuite envoyé dans le digesteur à l'aide de la chambre d'admission. Il faut noter que le lisier est introduit dans le digesteur jusqu'au point où commence le dôme du toit. A l'intérieur du digesteur, les composés carbonés complexes présents dans les déjections des bovins se décomposent en matériaux plus simples par l'action de micro-organismes anaérobies en présence d'eau. Cette décomposition anaérobie des composés carbonés complexes présents dans les déjections bovines produit du biogaz et se termine en 60 jours environ. Le biogaz produit commence à s'accumuler dans le toit en forme de dôme de l'usine de biogaz et est fourni aux maisons par des tuyaux. Le lisier usé est remplacé par du lisier frais de temps en temps et continue le production de biogaz .

2. Le type de gazomètre flottant de l'installation de biogaz

Les installation de biogaz à gaz flottant se compose d'un gazomètre en forme de dôme en acier et pour la collecte de biogaz. Ce gazomètre n'est pas fixe mais mobile et flotte sur le lisier présent dans la cuve du digesteur. En raison de cette explication, cette installation de biogaz est appelée installation de biogaz de type gazomètre flottant.

Le lisier est formé en mélangeant de l'eau dans des excréments de bétail en proportions égales dans un réservoir de mélange. Le lisier est ensuite injecté dans un digesteur à l'aide du tuyau d'admission. Le digesteur est un réservoir souterrain fermé constitué de briques. A l'intérieur du digesteur, les composés carbonés présents dans les déjections bovines se décomposent en composés plus simples par l'action de micro-organismes anaérobies en présence d'eau. Cette décomposition anaérobie des composés carbonés complexes présents dans les déjections bovines génère du biogaz et s'achève en 60 jours environ. Le biogaz commence à s'accumuler dans un gazomètre flottant et est fourni aux maisons par des tuyaux. Et le lisier usé est remplacé par du lisier frais pour continuer la production de biogaz.

Matières premières nécessaires au processus de production de biogaz :

Important matières premières pour la production de biogaz sont donnés ci-dessous ;

• Fumier animal
• Déchets de volaille
• Déchets végétaux (coque, herbe, mauvaises herbes, etc.)
• Excréments humains
• Déchets agricoles
• Déchets industriels (Sciure de bois, déchets des industries agroalimentaires)
• Déchets ménagers (Épluchures de légumes, déchets alimentaires)

Processus de production de biogaz :

Le biogaz est produit soit;

• En tant que gaz de décharge (LFG), qui est formé par la décomposition de déchets biodégradables à l'intérieur d'une décharge due à des réactions chimiques et des microbes, ou
• En tant que gaz digéré, formé à l'intérieur d'un digesteur anaérobie.

L'écologie du biogaz :

Le biogaz est reconnu comme une source d'énergie respectueuse de l'environnement car il atténue simultanément deux principaux problèmes environnementaux :

1. L'épidémie mondiale de déchets qui libère chaque jour des étapes dangereuses de gaz méthane
2. Le recours aux énergies fossiles pour répondre à la demande énergétique mondiale

En transformant les déchets organiques en énergie, le biogaz utilise la tendance élégante de la nature à recycler les substances en ressources utiles. Production de biogaz récupère les déchets qui pourraient autrement polluer les décharges ; empêche l'utilisation de produits chimiques toxiques dans les stations d'épuration, et économise de l'argent, énergie, et des matériaux en traitant les déchets sur place. Aussi, l'utilisation du biogaz ne nécessite pas l'extraction de combustibles fossiles pour produire de l'énergie.

Au lieu, le biogaz prend un gaz problématique et le transforme en une forme beaucoup plus sûre. Plus précisement, le méthane contenu dans les déchets en décomposition est converti en dioxyde de carbone. Le méthane a environ 20 à 30 fois les capacités de piégeage de la chaleur du dioxyde de carbone. Cela signifie que lorsqu'une miche de pain pourrie se transforme en biogaz, l'impact environnemental du pain sera environ dix fois moins important que s'il était laissé pourrir dans une décharge.

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Décomposition biologique :

Pour produire du biogaz, ferments organiques à l'aide de communautés bactériennes. Quatre étapes de fermentation déplacer la matière organique de leur composition primaire à leur état de biogaz.

1. La première étape de la procédure de digestion est l'étape d'hydrolyse. En phase d'hydrolyse, les polymères organiques insolubles (tels que les glucides) sont décomposés, le rendant accessible à la prochaine étape de bactéries appelées bactéries acidogènes.
2. Les bactéries acidogènes convertissent les sucres et les acides aminés en dioxyde de carbone, hydrogène, ammoniac, et les acides organiques.
3. A la troisième phase, les bactéries acétogènes transforment les acides organiques en acide acétique, hydrogène, ammoniac, et le dioxyde de carbone, permettant l'étape finale - les méthanogènes.
4. Les méthanogènes transforment ces derniers composants en méthane et dioxyde de carbone - qui peuvent ensuite être utilisés comme inflammables, énergie verte.

Le processus de production de biogaz :

L'usine de biogaz reçoit toutes sortes de déchets organiques et généralement du fumier de bétail et des déchets organiques industriels. Le solide sec du fumier de bétail contient du carbone, entre autres, et dans le processus, le carbone est transformé en biogaz, un composé de méthane (CH4) et de dioxyde de carbone (CO2).

Le fumier et les déchets sont mélangés dans le réservoir de réception de l'usine avant d'être chauffés à 38-52°C ou 100-125,6°F et pompés dans le digesteur dans lequel le biogaz est produit. La biomasse reste dans le digesteur pendant 2 à 3 semaines et le lisier fermenté peut ensuite être utilisé comme engrais pour les cultures. Cet engrais présente de meilleures qualités telles que moins de désagréments olfactifs lors de l'épandage du lisier et une réduction significative des gaz à effet de serre.

Construction d'une usine de biogaz

L'usine de biogaz est une structure de brique et de ciment ayant les cinq sections ci-dessous :

1. Réservoir de mélange présent au-dessus du niveau du sol.
2. Chambre d'admission : Dans ceux-ci, le réservoir de mélange s'ouvre sous terre dans une chambre d'entrée en pente.
3. Digesteur : La chambre d'admission s'ouvre par le bas dans le digesteur qui est un énorme réservoir avec un plafond en forme de dôme. Le plafond du digesteur a une sortie avec une vanne pour la production de biogaz.
4. Chambre de sortie : Dans ces, le digesteur s'ouvre par le bas dans une chambre de sortie.
5. Réservoir de trop-plein : Dans ces, la chambre de sortie s'ouvre par le haut dans un petit réservoir de trop-plein.

Fonctionnement d'une usine de biogaz

Discutons de la fonctionnement d'une usine de biogaz ;

Dans le fonctionnement de l'usine de biogaz, le fumier animal frais est tout d'abord stocké dans un réservoir de collecte et avant son traitement dans le réservoir d'homogénéisation qui est préparé avec un mélangeur pour faciliter l'homogénéisation du flux de déchets. Les déchets uniformément mélangés sont passés à travers un macérateur pour obtenir une taille de particules uniforme de 5 à 10 mm et pompés dans des digesteurs anaérobies de capacité appropriée où la stabilisation des déchets organiques a lieu.

En digestion anaérobie, la matière organique est convertie en biogaz par une série de bactéries qui se transforment en méthane et en dioxyde de carbone. La majorité des digesteurs exploités commercialement sont des réacteurs à flux bouché et à mélange complet fonctionnant à des températures mésophiles. Le type de digesteur utilisé change avec la consistance et la teneur en solides de la matière première, avec des facteurs d'investissement en capital et avec le principal but de la digestion anaérobie .

Le biogaz peut être utilisé pour faire fonctionner un moteur bicarburant pour remplacer jusqu'à 80 % du gazole. Les moteurs diesel ont été modifiés pour fonctionner à 100 pour cent sur la production de biogaz. Les moteurs à essence et au GNC peuvent être facilement modifiés pour utiliser du biogaz. Un adaptateur spécial peut être installé sur le groupe électrogène GPL pour permettre le processus avec du biogaz. L'importation d'un petit groupe électrogène à biogaz directement du Bangladesh pourrait être l'alternative la moins chère jusqu'à ce qu'un produit approprié soit développé en Inde.

Les points ci-dessous sont expliqués sur fonctionnement de l'usine de biogaz ;

• Les diverses formes de biomasse sont mélangés avec la même quantité d'eau dans le réservoir de mélange. Cela forme la suspension.
• La suspension est introduite dans le digesteur pendant la chambre d'admission.
• Lorsque le digesteur est modérément rempli de lisier, l'introduction de lisier est stoppée et la plante est laissée inutilisée pendant environ deux mois.
• Pendant ces deux mois, une bactérie anaérobie présente dans le lisier décompose ou fermente la biomasse en présence d'eau.
• Sous l'effet de la fermentation anaérobie, le biogaz se forme, qui commence à s'accumuler dans le dôme du digesteur.
• Alors que de plus en plus de biogaz commence à être collecté, la pression exercée par le biogaz force le lisier usé dans la chambre de sortie.
• Dans la chambre de sortie, le lisier usé déborde dans le réservoir de trop-plein.
• Le lisier épuisé est retiré manuellement du réservoir de trop-plein et est utilisé comme fumier pour les plantes.
• La vanne de gaz reliée à une structure de canalisations est ouverte lorsqu'un approvisionnement en biogaz est requis.
• Pour obtenir un approvisionnement continu en biogaz, une installation en fonctionnement peut être alimentée en continu avec le lisier préparé.

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Conversion du biogaz en électricité :

Théoriquement, le biogaz peut être converti en électricité en utilisant une pile à combustible. Cependant, cette procédure nécessite un gaz très propre et des piles à combustible coûteuses. D'où, cette option est encore un sujet de recherche et n'est pas actuellement une option pratique. Les conversion du biogaz en énergie électrique par un groupe électrogène est plus pratique. Contrairement au gaz naturel, le biogaz se caractérise par une résistance élevée au cliquetis et peut donc être utilisé dans des moteurs à combustion avec des taux de compression élevés.

Dans la plupart des cas, le biogaz est utilisé comme carburant pour les moteurs à combustion, qui la convertissent en énergie mécanique, alimenter un générateur électrique pour produire de l'électricité. Les conception d'un groupe électrogène est lié à la conception d'un moteur électrique. La plupart des générateurs créent de l'électricité alternative en courant alternatif ; ils sont donc aussi appelés alternateurs ou dynamos. Des générateurs électriques appropriés sont disponibles dans pratiquement tous les pays et dans toutes les tailles. La technologie est bien connue et la maintenance est très simple. Le moteur à combustion utilisant le biogaz comme carburant. En théorie, le biogaz peut être utilisé comme carburant dans presque tous les types de moteurs à combustion, tels que les moteurs à gaz ou le moteur Otto, moteurs diesel, turbines à gaz, et moteurs Stirling, etc.

Coût de l'usine de biogaz en Inde :

Les coût de l'usine de biogaz change d'un endroit à l'autre et de la taille de la plante. Le coût moyen d'une usine de biogaz de deux mètres cubes est d'environ Rs. 17, 000/-. Il est normalement élevé d'environ 30 pour cent de plus dans les zones vallonnées et d'environ 50 pour cent de plus dans les États de la région du nord-est.

Stockage du biogaz

Le biogaz n'est généralement pas produit au moment ou dans la quantité requise pour satisfaire la charge du système de conversion qu'il dessert. Lorsque cela se produit, des systèmes de stockage sont utilisés pour lisser les variations de création de gaz, qualité du gaz, et la consommation de gaz. Le composant de stockage agit comme un réservoir, permettant aux équipements en aval de fonctionner à pression constante.

De larges choix de matériaux ont été utilisés dans la fabrication de cuves de stockage de biogaz. Les réservoirs de stockage à moyenne et haute pression sont normalement construits en acier doux, tandis que les réservoirs de stockage à basse pression peuvent être en acier, béton, et plastiques. Les plastiques renforcés les plus récents sont dotés d'un tissu en polyester qui semble convenir aux couvercles flexibles des digesteurs. La pression de refoulement nécessaire à la finale système de conversion de biogaz influe sur le choix du stockage du biogaz.

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Quelques faits sur le processus de production de biogaz :

• Le processus de production de biogaz est et simple. N'importe qui peut créer une usine de biogaz.
• Les nombre d'usines de biogaz en Inde peut être augmenté de 1,23 million en 1990 à environ 4,54 millions en 2012, malgré un potentiel estimé à 12,34 millions de digesteurs.
• Les gaz formés dans une formule d'installation de biogaz sont principalement composés de gaz méthane, gaz carbonique, et des traces d'azote, hydrogène, et monoxyde de carbone.
• Le biogaz est purifié, compressé et stocké dans une bouteille de gaz de pétrole liquéfié (GPL) qui le rend facile à transporter pour l'utilisation. Une structure de stockage de gaz à haute pression dans un récipient sous pression pour stocker du gaz comprimé en tant qu'énergie à faible coût.
• Le pionnier de la digestion anaérobie en Inde est S.V. Desai et pour ses premières expériences sur la production de biogaz en 1939. Cela a conduit au développement de la première usine de biogaz indienne en 1951, l'usine de Gramalaxi du Commission des industries de Khadi et du village (KVIC), mieux reconnu comme le digesteur KVIC.
• Naturellement, le coût d'une installation de biogaz non définie va de bon marché à très cher, selon l'échelle et le marché. Un 25 kg par jour coûtera environ 2,5 lakh, fournira environ 0,5 kg de biogaz, et peut être utilisé pour la cuisine.
• A partir de 1Kg de fumier de bovin, vous pouvez obtenir 0,24 m3 de biogaz dont 65% de méthane. Le biogaz produit à partir de 1 kg de fumier de bovin peut être très différent car il dépend de l'eau et de la teneur en matière organique.
• Alors que le biogaz se disperse rapidement dans l'air car il est plus léger que l'air et est beaucoup plus sûr dans les maisons que le gaz naturel comprimé (GNC) ou le GPL. Le biogaz est bien plus sûr que le GPL. Le biogaz est un type de carburant qui peut remplacer complètement l'essence et le GNC.
• Théoriquement, le biogaz peut également être converti directement en électricité en utilisant une pile à combustible. Cependant, cette procédure nécessite un gaz très propre et des piles à combustible coûteuses. Dans la plupart des cas, le biogaz est utilisé comme carburant pour les moteurs à combustion, qui la convertissent en énergie mécanique, alimenter un générateur électrique pour produire de l'électricité.

C'est tout ce qui concerne le processus de production de biogaz et ses avantages. Continuez à produire de l'énergie naturelle.

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