La méthanisation est un procédé utilisé depuis des dizaines d’années pour traiter et surtout valoriser les boues d’épuration. Son intérêt réside dans la réduction du volume des boues, leur homogénéisation et une régularisation de leurs caractéristiques de déshydratation tout en produisant un biogaz valorisable.

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La méthanisation
Une voie de valorisation
des boues
par Laïhanatou HAMA

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1. Qu’est ce que la méthanisation?
La méthanisation est la transformation de la matière
organique en biogaz composé de méthane et gaz
carbonique par des bactéries dans un milieu
anaérobie (absence d ’oxygène).
Cette dégradation n’est possible qu’en présence de
matières fermentescibles : boues de STEP non
stabilisées, boues de vidange fraîches et autres
déchets organiques tels que le fumier, les résidus
végétaux ou encore les déchets alimentaires.

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2. Principe de fonctionnement de la
méthanisation
La méthanisation a lieu dans un réacteur hermétique
: le « digesteur » ou le « méthaniseur ». Il est le plus
souvent sous forme de cuve cylindrique pour faciliter
l’homogénéisation.

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2. Principe de fonctionnement de la
méthanisation
En l’absence d’oxygène, la matière organique est
partiellement dégradée par l’action de plusieurs
types de micro-organismes.
Ces bactéries étant naturellement présentes dans les
matières fécales donc dans les boues de vidange ou
boues de STEP, elles n’ont pas besoin d’être apportées
dans le digesteur.

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2. Principe de fonctionnement de la
méthanisation
Les boues sont stockées après prétraitement dans
des fosses de stockage avant d’être transférées vers
l’unité de préparation où elles sont homogénéisées.
Ce substrat est ensuite injecté dans le méthaniseur
complètement étanche et en absence d’oxygène.
Des agitateurs placés dans le réacteur maintiennent
la bonne homogénéisation du milieu.
Souvent, une recirculation permet d’évacuer le trop
plein de digestat vers l’unité de préparation.

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3. Les mécanismes de la méthanisation
La méthanisation est un processus complexe durant
lequel se produisent plusieurs réactions biologiques.
Ces phénomènes peuvent être regroupés en trois
étapes.

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1. La transformation des chaînes carbonées
complexes en composés plus simples : il s’agit des
réactions d’hydrolyse et d’acidogénèse.
2. La conversion des chaînes carbonées simples en
acide acétique : c’est l’acétogénèse
3. La transformation de l’acide acétique en méthane
et CO2 : c’est la méthanogénèse
Dans le cas de la méthanisation de déchets solides, d’autres
phénomènes physiques interviennent également.
3. Les mécanismes de la méthanisation

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4. Les produits issus de la méthanisation
Les principaux produits gazeux de la décomposition
anaérobie sont le méthane et le dioxyde de carbone.
Ils se séparent de la matière liquide et forment un
biogaz collecté au-dessus du digestat, dans le dôme
du réacteur.
Le digestat est également récupéré pour être valorisé.
Dans le cas présent de la méthanisation des boues, il
peut être déshydraté ou séché pour obtenir des boues
d’un fort pouvoir fertilisant.

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4. Les produits issus de la méthanisation

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5. Le devenir du biogaz
Le biogaz issu de la méthanisation des boues est
globalement composée de:
• méthane 50 à 65%
• CO2 : 35 à 50%
• + autres : H2S, SiH4, COV, etc

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5. Le devenir du biogaz
Ainsi, même si les principaux produits gazeux de la
méthanisation soient le méthane et le dioxyde de
carbone, d’autres gaz très minoritaires et parasites,
comme le sulfure de dihydrogène et autres COV, se
retrouvent dans le biogaz. En fonction de la voie de
valorisation de ce biogaz, un traitement d’épuration
peut être nécessaire.

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5. Le devenir du biogaz
Les voies de valorisation possibles dans un
contexte africain, sur une station de traitement de
boues de vidange ou d’épuration, sont multiples.

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5. Le devenir du biogaz
• Combustion : le biogaz peut être valorisé sur site via
une chaudière à gaz pour le séchage thermique des
boues par exemple.
• Cogénération : le biogaz est valorisé en électricité
utilisée sur site et la chaleur peut être valorisée
également sur site (séchage thermique des boues par
exemple)
• Epuration : le biogaz est transformé en biométhane
puis compression pour utilisation domestique ou
autre

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6. Avantages de la méthanisation
• Réduction de 30 à 50 % en moyenne des quantités
de boues à traiter
• Pas de nuisances olfactives
• Production d’un digestat stabilisé, hygiénisé et
présentant un pouvoir fertilisant
• Réduction des teneurs en composés organiques
volatils

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6. Avantages de la méthanisation
• Production d’une matière bien acceptée en
agriculture
• Production d’un biogaz valorisable (chaleur &
électricité in situ et plus rare gaz domestique)
• Création d’emplois locaux en maintenance et
exploitation

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7. Inconvénients de la méthanisation
• Stockage de volumes importants de biogaz
• Gestion du biogaz coûteuse (épuration, compression)
• La mise en route plus ou moins longue du fait du
chargement
• Sensible à la qualité des intrants
• Entretien et suivi rigoureux pour maîtriser les
paramètres (pH & température)
• Tout dysfonctionnement peut être coûteux (arrêt,
vidange, redémarrage…)

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8. Paramètres de dimensionnement
8.1 La température du procédé
Deux plages de températures sont possibles pour une
méthanisation optimale :
• la gamme mésophile (35-40°C) : la plus souvent mise
en place
• la gamme thermophile (55-60°C) : permettant une
réduction plus importante du volume des boues à
traiter

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8. Paramètres de dimensionnement
8.2 La charge organique appliquée et le temps de
séjour hydraulique
Ces 2 paramètres sont liés : pour un même type de
boues l’augmentation de la charge se traduit par une
diminution du temps de séjour. De façon générale, le
temps de séjour pour les boues urbaines ou boues de
vidange est compris entre 30 et 60 jours en fonction
de leurs caractéristiques.

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9. Autres paramètres de conception
D’autres paramètres sont à prendre en compte pour
une optimisation du rendement et du fonctionnement
du digesteur.
 L’intensité du brassage du réacteur.
Une homogénéisation performante est nécessaire
pour réduire les écarts de température et pour une
répartition homogène des microorganismes dans le
réacteur.

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9. Autres paramètres de conception
 Une alimentation régulière du réacteur.
Un apport de boues fraîches et un soutirage de
digestat réguliers permettent un développement
stable des microorganismes.
 Un prétraitement efficace des boues.
Dans le cas des boues de vidange, un prétraitement
bien choisi permet de rendre les matières organiques
plus accessibles et donc disponibles à la dégradation
bactérienne.

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10. Quand mettre en place une
méthanisation des boues ?
La méthanisation des boues de vidange ou
d’épuration sont préconisées dans ces conditions
générales :
- Lorsque la quantité de boues est importante
- Lorsqu’une valorisation du biogaz est envisageable
- Dans un souci d’impact environnemental réduit
- D’autres déchets fermentescibles (déchets
domestiques, fumiers, agroalimentaires) sont
également disponibles

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10. Quand mettre en place une
méthanisation des boues ?
Cependant la faisabilité de ce procédé de traitement
est à évaluer en fonction de toutes les contraintes
liées au projet.
Il est nécessaire de faire appel à un spécialiste pour
une conception et une construction fiables qui
pourra garantir un fonctionnement optimal de votre
installation.

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Merci de
votre
attention !
Laïhanatou HAMA
Spécialiste de l’assainissement
sur le secteur africain
http://maji-solutions.com