méthanisation agricole en voie sèche continue: une...
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Méthanisation agricole en voie sèche
continue: une première en France
1 5 Novembre 2014
Journées Industrielles Méthanisation 2014
1. Une collaboration OGIN / INEVAL
2. Le projet du GAEC La Lougnolle
3. Le procédé mis en œuvre
4. Résultats et discussion
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Sommaire
5 Novembre 2014
Collaboration OGIN / INEVAL
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OGIN et INEVAL en quelques chiffres:
• Création d’OGIN en 2003 et d’INEVAL en 2009. • R&D, ingénierie, conseil et direction de chantier
• Exécution des chantiers et fabrication industrielle externalisées
• Utilisation de ressources locales: service et matériel
• Equipe de 13 personnes: 8 à Lelystad (Pays-Bas) et 5 à Bobigny (93)
• Références: Pays-Bas (12), France (2), Roumanie (1) Dont 4 en voie sèche continue
5 Novembre 2014
Références
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Quelques références d’installations en voie liquide:
• De 400 kWél à 1 MWél
• Brassage ascendant (par injection de biogaz par tube central)
• Brassage descendant (par hélice centrale)
Quelques références d’installations en voie sèche:
• De 150kWél à 1,4MWél
• Brassage longitudinal lent
• Régime thermophile
5 Novembre 2014
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Digesteurs voie liquide, mélange par injection de biogaz
(2x500m3+2x800m3); Dronten (Pays-Bas)
18.000 T/an de biomasse agricole
Puissance de 600 kWél
5 Novembre 2014
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Digesteur voie liquide, mélange par double hélice
(2x1.200m3 + 700 m3); Oosterbierum (Pays-Bas)
30.000 T/an de biomasse agricole + IAA
Puissance de 1.250 kWél
5 Novembre 2014
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Digesteurs « piston » (2x770m3);
Zeewolde (Pays-Bas)
30.000t/an de biomasse agricole
Puissance de 1.400 kW élec
5 Novembre 2014
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Digesteur « piston » (1x150m3); Dronten (Pays-Bas)
5300 T/an de biomasse agricole
Puissance de 165 kWél
5 Novembre 2014
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Digesteurs « piston » (2x300m3); Prahecq (79)
10900 T/an de biomasse agricole
Puissance de 400 kWél
5 Novembre 2014
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Digesteur « piston » (1x1250m3); La Ferté Saint-Aubin (45)
21.000 T/an, biomasse agricole (fumier équin, légumes, grains)
Puissance de 850 kWél ; en démarrage
5 Novembre 2014
Projet du GAEC La Lougnolle
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Le GAEC La Lougnolle, Prahecq (79)
• Réunion de 2 GAEC familiaux en 2007 • 140 vaches laitières, traite robotisée
• 460ha céréales et fourrage, dont cultures spéciales (semences
maïs, betterave et seigle), dont 120ha irrigués
• 6000 poules pondeuses en plein air
Le projet
• Réflexion sur la méthanisation entamée en 2009
• Permis de construire et ICPE Déclaration accordés fin 2011
• Chantier de Mai 2012 à Avril 2013
• Investissement : 3,1M€ (inclus réseau de chaleur de 3km)
5 Novembre 2014
Projet du GAEC La Lougnolle
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La biomasse à valoriser par méthanisation
Biomasse entrante Quantité
(t/an) MS (%)
Productivité,
L(CH4)/kg(MO)
Fumier bovin 4.300 22% 246
Lisier bovin et jus 1.900 8% 226
Fumier caprin 1.400 31% 226
Issues de céréales 800 87% 351
Poussières de minoterie 400 81% 351
Ensilage maïs semence mâle 300 33% 370
Menue paille 800 87% 310
Pelouse 400 18% 327
TOTAL brut 10.300 33,2% 291
Reflux digestat liquide 1500 9% 54
TOTAL entrant 11.800 30% 287
5 Novembre 2014
Projet du GAEC La Lougnolle
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L’environnement du projet
METHANISATION
BIOGAZ Electricité
404kW élec
Chaleur
440kW th
30T/j biomasse agricole • 50% Effluents du GAEC
• 23% Effluents autres
• 11% Coproduits GAEC
• 16% Coproduits extérieurs
Digestat Retour au sol sur l’exploitation
6.800t/an liquide à 11%
2.200t/an solide à 27%
Alimentation
animale et humaine
• Ecole primaire
• Collège
• Usine d’embouteillage
• Sécheur foin / Paille
• Sécheur de semences
5 Novembre 2014
La biomasse doit être bien préparée avant d’être digérée.
La procédé mis en œuvre
Digestion
Une vache sans dent ne donnera pas ou peu de lait !
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Broyage et
hydrolyse
Séparation de phase
Digestion secondaire
5 Novembre 2014
Le procédé mis en oeuvre
• Réception / stockage tampon Racleur automatisé depuis l’étable (30% de la biomasse)
Trémie 100m3; capacité de 2 à 3 jours
Fond mouvant (9 lattes) + émotteur + vis d’extraction
15 5 Novembre 2014
Le procédé mis en oeuvre
• Broyage / défibrage Vis de reprise gravitaire
Défibrage par broyeur Molares®
capacité 3 à 4t/h
consommation électrique: 4 à 5kWh/t
Evacuation par pompe « piston »
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Betterave
sucrière
Choux de
Bruxelles
Ensilage
de maïs
5 Novembre 2014
Le procédé mis en oeuvre
• Hydrolyse / Mélange / Homogénisation Cuve d’hydrolyse
40m3 séjour aérobie entre 24h et 36h
Alimentation pas le bas, extraction aux 2/3 de la hauteur
Chauffage à 32°C, par serpentin externe + isolation et bardage
Brassage lent (vérin hydraulique)
Alimentation des digesteurs par pompe « piston »
17 5 Novembre 2014
Le procédé mis en oeuvre
• Digestion Digesteurs
2x310m3 séjour anaérobie entre 16 et 18 jours
Alimentation à mi-hauteur, extraction principale en pied de cuve
Brassage lent (vérin hydraulique)
Chauffage à 55°C par l’axe et les bras du mélangeur
Extraction des digesteurs par pompe excentrique vers cuve tampon
18 5 Novembre 2014
Le procédé mis en oeuvre
• Biogaz et digestats Dégazage dans la cuve tampon
Séparation de phases par presse à vis
Stockage de digestat liquide dans lagune étanche (8 mois de stock)
stockage de biogaz complémentaire
récupération de la production résiduelle
Gestion du H2S par injection contrôlée d’air
Séchage du biogaz par changement de température
19 5 Novembre 2014
Biomasse liquide
Biomasse solide
Biogaz
88
88
88
Procédé de méthanisation - GAEC La Lougnolle
Eau chaude
Eau froide
Digesteurs « piston » acier
Hydrolyse solide
Broyeur Molares
Trémie d’alimentation avec fond mouvant
Biomasse solide
Stockage de biomasse
liquide
Pompe piston
Presse à vis
Digestat solide
Tampon
Cogénération 400 kW élec
Pompe piston
Lagune avec stockage de
biogaz 55 C° 2x330 m3
100 m3
40 m3
40 m3
4800 m3 300 m3
Réseau de chaleur
Consommateurs chaleur
Réseau de distribution d’électricité
15 m3
Reflux digestat liquide
Chaudière
Etable
Cuve de fioul de secours
Collecteur de biogaz
Résultats et discussion
• Mécanique
Problème: blocage des vis, temps de fonctionnement du système de prétraitement trop long
Cause identifiée: grande variabilité de la structure de la biomasse dans la trémie
Solution: installation de capteurs et de variateurs pour une régulation fine des vis
Problème: blocage des pompes excentriques par les fibres broyées (alimentation hydrolyse &
alimentation digesteurs)
Cause identifiée: quantité inattendue de fibres sèches, non macérées
Solution: Pompage par pompe “piston”
Problème: blocages dans l’extraction de la cuve d’hydrolyse
Cause identifiée: mélange trop pâteux, frottements importants sur les bords
Solution: augmentation du diamètre de sortie, création d’un surverse gravitaire vers la pompe
21 5 Novembre 2014
Résultats et discussion
• Traitement de la paille sur le GAEC La
Lougnolle
22 5 Novembre 2014
Découpe de la paille avant la
mise en litière
Passage du fumier caprin au
composteur mobile
Incorporation de la menue
paille à la litière
Mouillage avant broyage
Procédé de prétraitement
Introduction
paille Ajout
liquide
Pompe
piston
Molares® Hydrolyse
solide
Trémie
d’alimentation
Mouillage et
découpe
Réacteur
« piston »
• Stockage
• Découpe
• Mouillage
• Gestion inertes
• Dosage
• Stockage
• Maturation
• Dosage
• Défibrage
• Ouverture
des cellules
• Pompe
pour
substrat
solide,
jusqu’à
45% de MS
• Hydrolyse
• Homogénéis
ation
• Percolation
• Charge
organique
jusqu’à
10kg de
MOD/m3/j
Résultats et discussion
• Aspects sanitaires du procédé
Etude du pouvoir hygiénisant
du procédé (2015)
Cadre : Programme ETV
(Environmental Technology
Verification)
Possibilité de financement
par l’ADEME
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Pasteurisation
70°C, 1h
Procédé installé au
GAEC La Lougnolle
55°C; 432h (18 jours)
5 Novembre 2014
Résultats et discussion
• Biologique
FOS, TAC et FOS/TAC:
indicateurs principaux pour la
gestion biologique du système.
Chute du TAC sous 10.000:
empoisonnement et surchauffe.
FOS: important pour contrôler la
croissance des méthanogènes
en période de montée en charge
ou changement de ration.
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FOS en voie sèche continue: maintien entre 7000 et 8000 environ. Possibilité de monter la
charge organique jusqu’à environ 11kg(MO)/m3/j
5 Novembre 2014
Résultats et discussion
• Biologique
Phase 1: Fatigue mécanique due
à la quantité inattendue de paille
brute. Réparation roulements,
arbres, accouplements, etc.
Phase 3: Convoyage défectueux
(changements biomasse), casse
pompe due à corps étrangers.
Phase 4: Surchauffe des
digesteurs (>65°C) et
alimentation d’une citerne de lait
avec antibiotiques !
26 5 Novembre 2014
Merci pour votre attention !
27 5 Novembre 2014
Journées Industrielles Méthanisation 2014
Contacts
Romain MARTIN
INEVAL Environnement
+33 (0)1 79 63 15 97
Péter Dorka
Biomass Cube
+31 (0)6 38 29 92 24