La méthanisation

Résumé

Synthèse des connaissances microbiologiques et technologiques relatives à la méthanisation des déchets polluants. Détail de la législation, de la sécurité et de l'économie de cette nouvelle filière, et présentation des modes de valorisation du biogaz produit. A jour des dernières technologies et des nouveaux dispositifs réglementaires. ©Electre 2015

Contributeur(s)
- Moletta, René. Directeur de publication/coordinateur/coordonnateur
Éditeur(s)
- Lavoisier-Médecine sciences
Date
- DL 2015
Notes
- Index
Langues
- Français
Description matérielle
- 1 vol. (XIV-513 p.) : ill. ; 25 cm
Sujet(s)
ISBN
- 978-2-7430-1991-4
Indice
- 621.26 Biomasse
Quatrième de couverture
- Forte de son succès, témoin de l'évolution des connaissances comme des technologies, La méthanisation fait aujourd'hui l'objet d'une troisième édition. Les contributions de trente spécialistes, chercheurs ou professionnels du secteur reconnus internationalement, dressent un panorama complet des aspects fondamentaux nécessaires à la connaissance du processus de méthanisation et à son exploitation. Cinq parties constituent cet ouvrage :
  
  Présentation de la microbiologie et de la mise en oeuvre du processus
  
  Aspects législatifs : réglementation et sécurité
  
  Technologies de la méthanisation appliquées aux effluents et technologies appliquées aux déchets (urbains ou agricoles)
  
  Modes de valorisation du biogaz
  
  Aspects économiques
  
  Alors que la France s'efforce de rattraper le retard accumulé en matière de traitement des déchets et de production d'énergie verte, les auteurs de cet ouvrage se sont fixé pour objectif de proposer un approfondissement des connaissances du processus de méthanisation et des technologies pouvant être mises en oeuvre pour l'exploiter. Pour cela, ils ont choisi de consacrer une large place au génie des procédés et de multiplier les exemples concrets de mises en oeuvre françaises, européennes ou plus lointaines. La méthanisation constitue une somme d'informations unique en langue française pour les étudiants se spécialisant dans les domaines de l'environnement, des énergies renouvelables, du développement durable ou du génie des procédés, ainsi que pour les acteurs potentiels du secteur, en particulier les agences d'ingénierie et de conception.
Tables des matières
- - La méthanisation
  - René Moletta
  - Lavoisier
  - Médecine sciences
  - Liste des auteursXIII
  - Connaissance de la méthanisation
  - Chapitre 1
    La méthanisation dans la problématique énergétique et environnementale
  - 1. La méthanisation3
  - 2. Apport de la méthanisation3
  - 2.1. Dépollution des eaux usées4
  - 2.2. Traitement des déchets4
  - 3. Environnement et énergie5
  - 4. Place de la méthanisation dans les politiques énergétiques de demain5
  - 4.1. Les différentes filières de biocarburants5
  - 4.2. Position de la méthanisation6
  - 5. Conclusion8
  - Chapitre 2
    Aspects biochimiques et microbiologiques de la méthanisation
  - 1. Les réactions enzymatiques (la biochimie)12
  - 1.1. Les grandes étapes de la digestion anaérobie13
  - 1.2. Les conditions physico-chimiques16
  - 2. Les micro-organismes actifs (la microbiologie)18
  - 2.1. Les méthodes d'investigation18
  - 2.2. La fonctionnalité des micro-organismes impliqués. Qui fait quoi ou qui peut faire quoi ?19
  - 2.3. Diversité des micro-organismes : une vision moléculaire30
  - 3. La vision dynamique (l'écologie)32
  - 4. Effet de la digestion anaérobie sur les germes pathogènes33
  - 4.1. Les paramètres biotiques33
  - 4.2. Les paramètres abiotiques34
  - Chapitre 3
    Caractérisation de la mise en oeuvre de la méthanisation
  - 1. Principe de fonctionnement des réacteurs de méthanisation39
  - 1.1. Conversion de la matière organique39
  - 1.2. Le potentiel méthanogène41
  - 1.3. Les différentes modes de mise en oeuvre de la méthanisation42
  - 1.4. Les grandes familles de procédés de méthanisation43
  - 2. Les paramètres opérationnels des réacteurs46
  - 2.1. Quelques définitions46
  - 2.2. Vitesse de la réaction biologique50
  - 3. Les conditions de mise en oeuvre des réacteurs50
  - 3.1. pH51
  - 3.2. Alcalinité51
  - 3.3. Acides gras volatils (AGV)51
  - 3.4. DCO51
  - 3.5. Nutriments52
  - 3.6. Débit et composition du biogaz52
  - 4.Stabilité des digesteurs53
  - 4.1. Rôle de l'hydrogène dans le fonctionnement des digesteurs53
  - 4.2. Les surcharges organiques : causes et conséquences54
  - 4.3. Les principaux inhibiteurs de la digestion anaérobie55
  - 5. Démarrage des réacteurs56
  - 5.1. L'inoculation56
  - 5.2. La stratégie de montée en charge58
  - 5.3. Le rendement en méthane : un paramètre de mesure de la formation du biofilm59
  - 5.4. Exemple d'application : démarrage d'un réacteur pilote à lit fixe de 1 m³61
  - Législation
  - Chapitre 4
    Aspects législatifs de la digestion anaérobie
  - 1 . La réglementation applicable aux unités de traitement de déchets par méthanisation71
  - 1.1. Les unités de traitement par méthanisation71
  - 1.2. La valorisation du digestat75
  - 1.3. La valorisation du biogaz76
  - 2. Les risques81
  - 3. Annexes81
  - Chapitre 5
    Les aspects Sécurité de la méthanisation
  - 1. Risques liés à la composition du biogaz85
  - 1.1. Propriétés du biogaz88
  - 1.2. Risques, impacts et nuisances liés au biogaz88
  - 1.3. Risques d'inflammation : explosion, incendie89
  - 1.4. Caractéristiques de toxicité93
  - 1.5. Caractéristiques d'anoxie95
  - 1.6. Impacts sur les équipements : formation de dépôts et corrosion95
  - 1.7. Altération des propriétés physiques des matériaux en PEHD97
  - 2. Retour d'expérience (REX) relatif aux procédés de méthanisation et à leur exploitation98
  - 3. Potentiels de dangers des phénomènes accidentels101
  - 3.1. Analyse des risques101
  - 3.2. Classement de zones ATEX102
  - 3.3. Mesures de sécurité techniques et organisationnelles112
  - Stratégies et traitements
  - Chapitre 6
    Technologies de traitement des effluents industriels par la méthanisation
  - 1. Réacteurs biologiques123
  - 1.1. Procédés mettant en oeuvre des micro-organismes libres125
  - 1.2. Procédés mettant en oeuvre des micro-organismes formant un biofilm127
  - 1.3. Couplage avec un réacteur aérobie132
  - 2. Bases de choix et de dimensionnement des digesteurs anaérobies133
  - 2.1. Choix de la technologie133
  - 2.2. Base de dimensionnement134
  - 2.3. Stabilité des digesteurs135
  - 3. Le biogaz136
  - 3.1. Production théorique136
  - 3.2. Facteurs modifiant les caractéristiques du biogaz137
  - 3.3. Traitement du biogaz137
  - 3.4. Valorisation139
  - 4. Performances des digesteurs anaérobies139
  - 5. Conclusion140
  - Chapitre 7
    Technologies de la méthanisation de la biomasse : déchets ménagers
  - 1. Substrats solides141
  - 1.1. Les ordures ménagères141
  - 1.2. Les résidus agricoles142
  - 1.3. Les sous-produits agro-industriels143
  - 1.4. L'approche territoriale143
  - 1.5. Pérennité des approvisionnements143
  - 2. Stratégies technologiques143
  - 2.1. Réacteurs limites144
  - 2.2. Réacteurs discontinus145
  - 2.3. Méthanisation en une étape ou deux étapes145
  - 2.4. Condition de mise en oeuvre de la méthanisation des déchets146
  - 3. Méthanisation de la fraction organique des ordures ménagères148
  - 3.1. Principe du traitement des ordures ménagères (et déchets assimilés)148
  - 3.2. Technologies appliquées à la digestion « liquide »149
  - 3.3. Technologies appliquées à la digestion « sèche » continue150
  - 3.4. Performances des digesteurs sur ordures ménagères152
  - 4. Exemple d'une unité de méthanisation de biodéchets à Engelskirchen (Allemagne)153
  - 4.1. Caractéristiques des déchets156
  - 4.2. Description de l'usine156
  - 4.3. Performances157
  - 4.4. Bilan matière158
  - 4.5. L'investissement158
  - 4.6. La station d'épuration158
  - Chapitre 8
    La méthanisation à la ferme
  - 1. Ressources agricoles161
  - 1.1. Matières agricoles méthanisables161
  - 1.2. Potentiel méthanogène des sous-produits agricoles165
  - 2. Technologies166
  - 2.1. Caractéristiques de leurs mises en oeuvre166
  - 2.2. Schéma de principe de l'installation d'un digesteur agricole169
  - 2.3. Prétraitements170
  - 2.4. Technologies appliquées à la digestion des déchets agricoles170
  - 3. Préparation des intrants179
  - 3.1. Considération sur les matières à méthaniser179
  - 3.2. Les macro- et micronutriments181
  - 4. Les inhibitions183
  - 4.1. Chutes de pH183
  - 4.2. Inhibition par l'azote ammoniacal183
  - 4.3. L'inhibition par l'hydrogène sulfuré184
  - 4.4. Autres molécules inhibitrices185
  - 5. Modifications rapides de la composition des intrants185
  - 6. Paramètres de suivi des digesteurs185
  - 6.1. Paramètres de la phase liquide185
  - 6.2. Paramètres de la phase gazeuse186
  - 6.3. Paramètres de calcul187
  - 7. Valorisation du biogaz (Solagro)187
  - 8. Performances des digesteurs sur déchets agricoles189
  - 9. Traitement et la valorisation du digestat189
  - 9.1. État des connaissances189
  - 9.2. Modes de traitement du digestat189
  - 9.3. Effets de la méthanisation sur la matière organique191
  - 9.4. Valeur fertilisante192
  - 9.5. Optimiser la valeur fertilisante des déjections d'élevage194
  - 9.6. Impact sur les propriétés biologiques et physiques du sol195
  - 10. Potentiel et stratégies pour la France196
  - 10.1. Les différents « modèles » de la méthanisation agricole196
  - 10.2. Les modèles allemands et danois196
  - 10.3. État des lieux en France en 2013198
  - 10.4. Quels modèles pour la France ?200
  - 11. Exemple d'application de la digestion anaérobie aux déchets agricoles : installation à la ferme de Petersauach201
  - Chapitre 9
    La méthanisation des boues
  - 1. Les paramètres influant sur les performances de la méthanisation des boues207
  - 1.1. Critères d'évaluation des performances207
  - 1.2. La température208
  - 1.3. Le temps de séjour et la charge organique210
  - 1.4. Composition des boues fraîches210
  - 1.5. L'intensité du brassage212
  - 1.6. La régularité de l'alimentation212
  - 2. Les atouts de la digestion anaérobie212
  - 2.1. Les performances optimales de la méthanisation des boues212
  - 2.2. La valorisation matière213
  - 2.3. La valorisation énergétique214
  - 2.4. Bilan environnemental et sociétal217
  - 3. Types et dimensionnement des digesteurs de boues219
  - 4. Conception des digesteurs de boues220
  - 4.1. Brassage des digesteurs220
  - 4.2. Chauffage des digesteurs225
  - 4.3. Forme des digesteurs227
  - 4.4. Démarrage et conduite d'une installation de digestion229
  - 5. Procédés susceptibles d'améliorer les performances de la digestion anaérobie230
  - 5.1. Prétraitements thermiques231
  - 5.2. Prétraitements enzymatiques231
  - 5.3. Prétraitements mécaniques231
  - 5.4. Prétraitements par ultrasons232
  - 5.5. Prétraitements chimiques232
  - Chapitre 10
    L'élimination et la méthanisation des déchets non dangereux en installation de stockage
  - 1. La filière stockage en France, en Europe et dans le monde235
  - 1.1. De la décharge à l'installation de stockage : une filière en pleine mutation235
  - 1.2. Part du stockage parmi les différentes filières de traitement237
  - 2. Caractéristiques techniques des ouvrages de stockage de déchets238
  - 2.1. Localisation du site et aménagement238
  - 2.2. Barrières de confinement (fond et couverture)239
  - 2.3. L'admission des déchets et la phase d'exploitation241
  - 2.4. Dégradation des déchets stockés243
  - 2.5. Lixiviats248
  - 2.6. Le biogaz251
  - 2.7. Post-exploitation et fin de vie du site253
  - 2.8. Conclusion254
  - 3. Du stockage-confinement au traitement biologique ex situ et in situ255
  - 3.1. Le prétraitement mécano-biologique (PTMB) avant stockage255
  - 3.2. Installations de stockage bioactives260
  - 4. Conclusion265
  - Chapitre 11
    Prétraitements
  - 1. Introduction269
  - 2. Traitements thermiques273
  - 2.1. Application aux boues274
  - 2.2. Application aux résidus solides279
  - 3. Traitements mécaniques281
  - 3.1. Broyage281
  - 3.2. Ultrasons283
  - 3.3. Centrifugation287
  - 3.4. Hautes pressions289
  - 3.5. Champs électriques pulsés291
  - 4. Procédés biologiques291
  - 4.1. Traitements enzymatiques291
  - 4.2. Autres traitements biologiques292
  - 5. Procédés de séparation pour éliminer les composés inhibiteurs293
  - 6. Conclusion294
  - Chapitre 12
    Les applications de la digestion anaérobie
  - 1. Traitement anaérobie des effluents urbains303
  - 1.1. Introduction303
  - 1.2. Le traitement anaérobie des eaux urbaines comme technologie durable304
  - 1.3. Les réacteurs UASB pour le traitement des eaux usées306
  - 1.4. Post-traitement des effluents des réacteurs UASB des eaux usées municipales311
  - 1.5. Conclusions314
  - 2. Piles à combustible314
  - 2.1. Présentation des différents types de piles à combustible315
  - 2.2. Traitements externes des biogaz issus de la méthanisation318
  - 2.3. Reformage interne (piles à haute température)322
  - 2.4. Exemples de réalisations, prototypes325
  - Chapitre 13
    Suivi analytique des procédés de méthanisation
  - 1. Importance et nature du suivi analytique331
  - 2. Paramètres analysés333
  - 3. Principes et techniques de mesures335
  - 4. Caractérisation des substrats338
  - 4.1. Caractérisation non spécifique de la matière339
  - 4.2. Composition élémentaire341
  - 4.3. Potentiel méthanogène342
  - 4.4. Essais en laboratoires, essais pilotes344
  - 4.5. Toxicité, excès et carence345
  - 5. Suivi du procédé de digestion anaérobie346
  - 5.1. Caractérisation du milieu de fermentation346
  - 5.2. Suivi analytique de la production de biogaz357
  - 5.3. Caractérisation du digestat360
  - 6. Conclusion363
  - Chapitre 14
    Instrumentation, modélisation et commande des digesteurs
  - 1. Instrumentation des digesteurs369
  - 1.1. Positionnement du problème369
  - 1.2. Exemples de mesures disponibles sur un digesteur anaérobie373
  - 2. Modélisation par bilan matière de la digestion anaérobie381
  - 2.1. Cinétique biologique de la digestion anaérobie382
  - 2.2. Modélisation bilan matière des réacteurs391
  - 3. Commande des digesteurs402
  - Chapitre 15
    Diagnostic « qualité » d'un biogaz en vue de sa valorisation
  - 1. Introduction419
  - 2. Perspectives de développement de la valorisation420
  - 3. Notion de qualité(s) d'un biogaz421
  - 3.1. Intérêt d'une bonne connaissance de la qualité de son biogaz421
  - 3.2. Qualité énergétique d'un biogaz422
  - 3.3. Qualité intrinsèque d'un biogaz en vue de sa valorisation423
  - 4. Problématiques associées à la présence de silicium et de soufre424
  - 4.1. Composés Organiques Volatils Siliciés (COVSi)424
  - 4.2. Composés soufrés432
  - 5. Variabilité de la composition d'un biogaz436
  - 5.1. Variabilité sur le long terme (plusieurs années)437
  - 5.2. Variabilité sur le moyen terme (cas des COVSi)438
  - 5.3. Variabilité sur le court terme (cas du H₂S et du H₂O)440
  - 6. Bilan et conclusion441
  - Chapitre 16
    Traitement et valorisation du biogaz issu d'un réacteur anaérobie
  - 1. Composition du biogaz446
  - 2. Intérêt de la valorisation énergétique du biogaz446
  - 3. Les filières de valorisation énergétique du biogaz450
  - 3.1. Stockage du biogaz450
  - 3.2. Prétraitement du biogaz451
  - 3.3. Les principales voies de valorisation du biogaz455
  - 3.4. Critères de rentabilité de la valorisation du biogaz par chaudière ou cogénération461
  - 3.5. Bilan énergétique d'un digesteur anaérobie462
  - 3.6. Consommation électrique463
  - 3.7. Consommation de chaleur464
  - 3.8. Un exemple de valorisation du biogaz : la station Artois Méthanisation464
  - 4. Les principales voies d'enrichissement du biogaz466
  - 4.1. Injection dans le réseau467
  - 4.2. Utilisation du biogaz en GNV467
  - 4.3. Techniques d'enrichissement du biogaz468
  - 4.4. Exemples d'enrichissement de biogaz à Lille : la Step de Marquette-lez-Lille et le CVO de Sequedin478
  - Chapitre 17
    La cogénération
  - 1. Les technologies disponibles483
  - 1.1. Les micro-turbines483
  - 1.2. Les moteurs biogaz484
  - 2. Dimensionner l'installation aux conditions réelles de fonctionnement485
  - 3. La qualité du biogaz485
  - 4. Optimisation les revenus485
  - 5. Maîtriser les coûts d'exploitation486
  - 6. Incertitudes des équipements de mesures487
  - 6.1. Compteur de chaleur487
  - 6.2. Analyseur biogaz en continu487
  - 6.3. Débitmètre biogaz488
  - 6.4. Compteur électrique488
  - 6.5. Calcul des incertitudes488
  - 7. Conclusion488
  - Aspects économiques
  - Chapitre 18
    L'économie de la méthanisation
  - 1. Introduction493
  - 2. Définition des besoins494
  - 3. Typologies de projet495
  - 3.1. Agricoles (ou « à la ferme »)495
  - 3.2. Industriels495
  - 3.3. Territoriaux496
  - 4. Investissements496
  - 5. Exploitation498
  - 5.1. Le compte de résultat498
  - 5.2. Les produits498
  - 5.3. Les charges499
  - 5.4. L'analyse des soldes intermédiaires de gestion500
  - 6. Financement501
  - 7. Structures d'investissement503
  - Index505
Origine de la notice:
- FR-751131015