|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Fondamentaux des technologies du biogaz. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Sources d'énergie alternatives Qu'est-ce qu'une installation de biogaz ? En règle générale, une installation de biogaz est un récipient hermétiquement fermé dans lequel, à une certaine température, la masse organique des déchets, des eaux usées, etc. est fermentée. avec la production de biogaz. Le principe de fonctionnement de toutes les installations de biogaz est le même : après la collecte et la préparation des matières premières, qui consistent à les amener à l'humidité souhaitée dans un récipient spécial, elles sont introduites dans le réacteur, où sont créées les conditions pour optimiser le transformation des matières premières. Le processus d'obtention de biogaz et de biofertilisants à partir de matières premières est appelé fermentation ou fermentation. La fermentation des matières premières est réalisée grâce à l'activité vitale de bactéries spéciales. Lors de la fermentation, une croûte apparaît à la surface de la matière première, qui doit être détruite par mélange de la matière première. Le mélange est effectué manuellement ou à l'aide de dispositifs spéciaux à l'intérieur du réacteur et favorise la libération du biogaz résultant de la matière première. Le biogaz obtenu, après nettoyage, est collecté et stocké jusqu'au moment de son utilisation dans le réservoir de gaz. Depuis le réservoir de gaz jusqu'au lieu d'utilisation dans les appareils électroménagers ou autres, le biogaz est acheminé par des conduites de gaz. Les matières premières traitées dans le réacteur de l'usine de biogaz, transformées en biofertilisants, sont déchargées par l'ouverture de déchargement et appliquées au sol ou utilisées comme additif alimentaire pour les animaux.
Optimisation du traitement des matières premières Les conditions nécessaires au traitement des déchets organiques à l'intérieur du réacteur d'une usine de biogaz, en plus du respect d'un régime sans oxygène, comprennent :
Types d'installations de biogaz Il existe de nombreuses conceptions différentes d’installations de biogaz. Ils se distinguent par la méthode de chargement des matières premières, par leur aspect ainsi que par les composants de la structure et les matériaux à partir desquels ils sont construits. Selon le mode de chargement des matières premières, on distingue les installations de chargement par lots et en continu, qui diffèrent par le temps de fermentation et la régularité de chargement des matières premières. Les installations de chargement continu sont les plus efficaces en termes de production de biogaz et de biofertilisants. En termes d'apparence, les installations diffèrent selon le mode d'accumulation et de stockage du biogaz. Le gaz peut être collecté dans la partie supérieure solide du réacteur, sous un dôme flexible, ou dans un gazomètre spécial, flottant ou posé séparément du réacteur. Avantages de l'utilisation des technologies de biogaz Une installation de biogaz qui fonctionne bien apporte de nombreux avantages à son propriétaire, à la société et à l'environnement en général : Économiser de l'argent:
Possibilité de recevoir de l'argent supplémentaire :
Amortissement rapide des installations :
Gain de temps, d'espace et de travail des femmes :
Avantages environnementaux:
En savoir plus sur le biogaz Le biogaz est formé par des bactéries lors de la décomposition de matières organiques dans des conditions anaérobies (sans accès à l'air) et est un mélange de méthane et d'autres gaz dans les proportions suivantes : Tableau 1. Composition du biogaz
Le pouvoir calorifique d'un mètre cube de biogaz, en fonction de la teneur en méthane, est de 20-2S MJ/m3, ce qui équivaut à brûler 0,6 à 0,8 litre d'essence ; 1,3 à 1,7 kg de bois de chauffage ou utiliser 5 à 7 kW d'électricité'3. Procédé de fermentation biologique Lors de la fermentation des matières premières dans les installations de biogaz, les bactéries productrices de méthane décomposent la matière organique et rejettent les produits de décomposition sous forme de biogaz et d'autres composants dans l'environnement. La connaissance du processus de digestion est essentielle pour la conception, la construction et l'exploitation d'installations de biogaz. Composition de la matière première et production de biogaz En principe, toutes les substances organiques sont soumises à des processus de fermentation et de décomposition. Cependant, dans les installations de biogaz simples, il est préférable de ne traiter que des déchets organiques homogènes et liquides : excréments et urines d'animaux d'élevage, de porcs et d'oiseaux, excréments humains. Dans les installations de biogaz plus complexes, il est possible de traiter d'autres types de déchets organiques : résidus végétaux et déchets solides. La quantité de biogaz produite dépend du type de matière première utilisée et de la température du processus de digestion. Utilisation du biogaz
Le biogaz peut être utilisé dans tous les appareils à gaz, tout comme le gaz naturel. L’utilisation la plus efficace du biogaz concerne la cuisine, le chauffage des locaux, la production d’électricité et le ravitaillement des véhicules. À propos des biofertilisants Au Kirghizistan, comme dans de nombreux autres pays en développement, il existe un lien direct entre le problème des engrais et la dégradation des terres, ainsi que le problème de la déforestation due à la forte demande de bois de chauffage. Dans les zones rurales, le fumier séché (excréments) et les déchets organiques sont souvent brûlés pour cuisiner et chauffer les habitations. Cette utilisation de déchets organiques entraîne une perte importante de nutriments végétaux, dont l’agriculture a tant besoin pour maintenir la fertilité des sols. L'utilisation des technologies de biogaz garantira l'utilisation maximale des ressources disponibles pour la population rurale : les boues biologiques restantes après la production de biogaz sont un engrais efficace qui améliore la qualité globale des terres et augmente la productivité. Caractéristiques des biofertilisants Le biofertilisant contient un certain nombre de substances organiques qui contribuent à augmenter la perméabilité et l'hygroscopique du sol, tout en empêchant l'érosion et en améliorant les conditions générales du sol. La matière organique est également à la base du développement de micro-organismes qui transforment les nutriments en une forme facilement absorbée par les plantes. La pratique montre que le rendement des plantes grâce à l'utilisation de biofertilisants est considérablement augmenté. Historique du développement des technologies du biogaz Des cas individuels d'utilisation de technologies primitives de biogaz ont été enregistrés en Chine, en Inde, en Assyrie et en Perse, à partir du 3,5ème siècle avant JC. Cependant, la recherche scientifique systématique sur le biogaz n’a commencé qu’au XVIIIe siècle après JC, après près de XNUMX XNUMX ans.
En 1764, Benjamin Franklin, dans sa lettre à Joseph Priestley, décrit une expérience au cours de laquelle il a pu mettre le feu à la surface d'un lac marécageux peu profond dans le New Jersey, aux États-Unis. La première justification scientifique de la formation de gaz inflammables dans les marécages et les sédiments lacustres a été donnée par Alexandre Volta en 1776, établissant la présence de méthane dans les gaz des marais. Après la découverte de la formule chimique du méthane par Dalton en 1804, les scientifiques européens ont fait les premiers pas dans la recherche sur l'application pratique du biogaz. Les scientifiques russes ont également apporté leur contribution à l'étude de la formation du biogaz. L'effet de la température sur la quantité de gaz libérée a été étudié par Popov en 1875. Il a découvert que les sédiments des rivières commencent à libérer du biogaz à des températures avoisinant les 6°C. Avec une augmentation de la température jusqu'à 50°C, la quantité de gaz libérée a augmenté de manière significative, sans changer de composition - 65 % de méthane, 30 % de dioxyde de carbone, 1 % de sulfure d'hydrogène et une petite quantité d'azote, d'oxygène, d'hydrogène et de monoxyde de carbone. V. L. Omelyansky a étudié en détail la nature de la fermentation anaérobie et les bactéries qui y sont impliquées. Peu de temps après, en 1881, des scientifiques européens ont commencé à expérimenter l’utilisation du biogaz pour le chauffage des locaux et l’éclairage public. À partir de 1895, les lampadaires d'un des quartiers d'Exeter étaient alimentés en gaz, obtenu à la suite de la fermentation des eaux usées et collecté dans des conteneurs fermés. Deux ans plus tard, on a signalé une production de biogaz à Bombay, où le gaz était collecté dans un collecteur et utilisé comme carburant dans divers moteurs. Au début du XXe siècle, les recherches se poursuivent dans le domaine de l'augmentation de la quantité de biogaz en augmentant la température de fermentation. Les scientifiques allemands Imhoff et Blank en 1914-1921. a breveté un certain nombre d'innovations, qui consistaient en l'introduction d'un chauffage constant des conteneurs. Au cours de la Première Guerre mondiale, les installations de biogaz se sont répandues en Europe, associées à une pénurie de carburant. Les exploitations agricoles dotées de telles installations se trouvaient dans des conditions plus favorables, même si les installations étaient encore imparfaites et utilisaient des modes loin d'être optimaux. L'une des étapes scientifiques les plus importantes dans l'histoire du développement des technologies du biogaz sont les expériences réussies de Buswell sur la combinaison de divers types de déchets organiques avec du fumier comme matière première dans les années 30 du XXe siècle. La première installation de biogaz à grande échelle a été construite en 1911 dans la ville anglaise de Birmingham et était utilisée pour désinfecter les boues d'épuration de la ville. Le biogaz produit était utilisé pour produire de l’électricité. Ainsi, les scientifiques britanniques sont des pionniers dans l’application pratique de cette nouvelle technologie. Dès 1920, ils avaient développé plusieurs types de stations d’épuration des eaux usées. La première usine de biogaz de déchets solides de 10 m3 a été conçue par Isman et Ducelier et construite à Alger en 1938. Pendant la Seconde Guerre mondiale, alors que les ressources énergétiques faisaient cruellement défaut, en Allemagne et en France, l'accent a été mis sur l'obtention de biogaz à partir de déchets agricoles, principalement du fumier animal. En France, au milieu des années 40, environ 2 XNUMX installations de biogaz destinées au traitement du fumier étaient en service. Tout naturellement, cette expérience s’est étendue aux pays voisins. En Hongrie, il y avait des usines de production de biogaz. Ceci est noté par les soldats de l'armée soviétique, principalement originaires des zones rurales de l'URSS, qui ont libéré la Hongrie des troupes allemandes et ont été surpris que dans les fermes paysannes, le fumier de bétail ne gisait pas en tas, mais était chargé dans des conteneurs fermés, d'où le combustible du gaz a été obtenu. Les installations européennes d'avant-guerre n'ont pas pu résister à la concurrence des sources d'énergie bon marché de l'après-guerre (combustible liquide, gaz naturel, électricité) et ont été démantelées. La crise énergétique des années 70, lorsque l'introduction spontanée des installations de biogaz a commencé dans les pays d'Asie du Sud-Est, a donné un nouvel élan à leur développement sur de nouvelles bases. Une densité de population élevée et une utilisation intensive de toutes les superficies propices à la culture, ainsi qu'un climat suffisamment chaud, nécessaire à l'utilisation d'installations de biogaz dans la version la plus simple, sans chauffage artificiel des matières premières, ont constitué la base de divers programmes nationaux et internationaux. pour l’introduction des technologies du biogaz. Aujourd'hui, les technologies du biogaz sont devenues la norme pour le traitement des eaux usées et le traitement des déchets agricoles et solides et sont utilisées dans la plupart des pays du monde. Les pays développés Dans la plupart des pays développés, le traitement des déchets organiques dans les usines de biogaz est plus souvent utilisé pour la production de chaleur et d'électricité. L'énergie ainsi produite représente environ 3 à 4 % de toute l'énergie consommée dans les pays européens. En Finlande, en Suède et en Autriche, qui encouragent l'utilisation de l'énergie de la biomasse au niveau national, la part de l'énergie de la biomasse atteint 15 à 20 % de toute l'énergie consommée. La consommation d’électricité et de chaleur produite par le traitement anaérobie de la biomasse en Europe est principalement concentrée en Autriche, en Finlande, en Allemagne, au Danemark et au Royaume-Uni. Il existe actuellement en Allemagne environ 2000 2000 grandes installations de digestion anaérobie. Le nombre d'installations de biogaz d'une capacité de réacteur supérieure à 3 120 m25 chacune en Autriche s'élève actuellement à plus de XNUMX, avec environ XNUMX installations en cours de planification et de construction. La figure 4 montre une installation industrielle de la ville de Ribe, qui traite annuellement 164 5.5 tonnes de biomasse et produit 3 millions de mXNUMX de biogaz, qui est vendu à l'usine de cogénération de la ville voisine pour le chauffage et la production d'électricité. Le fumier est fourni quotidiennement par des agriculteurs qui agissent sur la base d'un contrat et souhaitent recevoir du fumier déjà transformé sous forme de biofertilisants. Un degré élevé de développement du marché pour les technologies du biogaz peut être constaté dans les domaines de l'évacuation des eaux usées municipales, du traitement des eaux usées industrielles et de l'élimination des déchets agricoles. En Suède, l'énergie de la biomasse fournit 50 % de l'énergie thermique nécessaire. En Angleterre, pays du premier réacteur industriel à biogaz, le biogaz a permis dès 1990 de couvrir tous les coûts énergétiques de l'agriculture. Londres possède l’une des plus grandes stations d’épuration des eaux usées domestiques au monde.
Dans les années 30, l’expérience européenne a été transférée aux États-Unis. L'installation de biogaz pour le traitement des déjections animales a été construite en 1939 et fonctionne avec succès depuis plus de 30 ans. En 1954, la première usine de traitement des déchets municipaux avec production de biogaz a été construite à Fort Dodge, Iowa, États-Unis. Le biogaz était introduit dans un moteur à combustion interne pour produire de l'électricité grâce à un générateur de puissance de 175 kW. Il existe aujourd’hui aux États-Unis plusieurs centaines de grandes usines de biogaz traitant les déjections animales et des milliers d’usines utilisant les eaux usées municipales. Le biogaz est principalement utilisé pour produire de l’électricité, chauffer les maisons et les serres. L’augmentation des émissions de gaz à effet de serre, l’augmentation de la consommation et de la pollution de l’eau, la baisse de la fertilité des terres, la gestion inefficace des déchets et les problèmes croissants de déforestation font tous partie d’un système non durable d’utilisation des ressources naturelles dans le monde. Les technologies du biogaz constituent l'un des éléments importants de la chaîne de mesures visant à lutter contre les problèmes mentionnés ci-dessus. Les prévisions de croissance de la contribution de la biomasse comme source d'énergie renouvelable dans le monde prévoient d'atteindre 23,8 % de la consommation totale d'énergie d'ici 2040, et d'ici 2010 les pays de l'UE prévoient d'augmenter cette contribution à 12 %.
Pays en voie de développement La part de l'énergie dérivée de la biomasse dans les pays en développement représente environ 30 à 40 % de toute l'énergie consommée et atteint 90 % dans certains pays (principalement en Afrique)24. Dans les pays en développement, il est courant de produire de l’énergie et de la chaleur en traitant les déchets dans de petites usines de biogaz. Environ 16 millions de foyers dans le monde utilisent l’énergie produite par les usines de biogaz pour s’éclairer, se chauffer et cuisiner. Cela comprend 12 millions de fermes en Chine, 3,7 millions de fermes en Inde et 140 25 fermes au Népal. Dans les zones rurales de Chine, plus de 50 millions de personnes utilisent actuellement le biogaz comme combustible. Une usine de biogaz typique a un volume de réacteur d'environ 6 à 8 m3, produit 300 m3 de biogaz par an, fonctionne pendant 3 à 8 mois par an et coûte environ 200 à 250 $, selon la province. La plupart des usines sont très simples et après une certaine formation, les agriculteurs construisent et exploitent eux-mêmes les usines. Depuis 2002, le gouvernement chinois a fourni environ 200 millions de dollars par an pour soutenir la construction d'usines de biogaz. La subvention pour chaque installation s'élève à environ 50 % du coût moyen. Ainsi, le gouvernement est parvenu à augmenter le nombre d'installations de biogaz à 1 million par an. Plusieurs milliers d'installations de moyenne et grande taille fonctionnent industriellement en Chine et il est prévu d'augmenter leur nombre. En Inde, le développement de simples installations de biogaz pour les fermes rurales a commencé dans les années 50. À ce jour, il existe environ 3,7 millions d’installations de biogaz en activité en Inde. Le ministère indien des Sources d'énergie non conventionnelles met en œuvre des usines de biogaz depuis les années 1980 et a fourni des subventions et des financements pour la construction et l'exploitation d'usines de biogaz, la formation des agriculteurs et l'ouverture et l'exploitation de centres de services. La gazéification et la production d’énergie thermique à partir d’usines de biogaz constituent une industrie en pleine croissance dans de nombreux pays en développement. Aux Philippines, depuis les années 1980, les usines de biogaz produisent du gaz pour alimenter les moteurs qui moudent le riz et assurent l’irrigation. L'utilisation du biogaz par de petites entreprises commerciales en Inde, en Indonésie et au Sri Lanka (par exemple dans l'industrie textile ou pour le séchage des épices, des briques, du caoutchouc) a porté ses fruits en moins d'une saison. URSS, CEI et Kirghizistan En URSS, les fondements scientifiques de la fermentation méthanique sont étudiés depuis les années 40. Tout au long de l'existence de l'URSS, les instituts du système de l'Académie des sciences ont participé à la recherche théorique et la recherche appliquée a été menée à l'Académie des services publics. Panfilov et des instituts de recherche et de conception agricoles, tels que : l'Institut pansyndical d'électrification de l'agriculture (VIESH), l'Institut ukrainien de recherche et de conception du complexe agro-industriel (UkrNIIgiproselkhoz) et d'autres. Le principal centre de développement de conceptions d'installations de biogaz domestiques (ainsi que d'autres machines de traitement des déchets agricoles) était l'Institut de conception et de technologie d'ingénierie agricole de Zaporozhye (KTISM). Les données collectées par les scientifiques ont servi de base à la création de plusieurs laboratoires et installations pilotes, mais un seul modèle, KOBOS-1, a été autorisé à passer les tests d'acceptation par l'État. L'unité KOBOS-1 a été testée avec succès sur la base d'un laboratoire-ferme laitier expérimental et approuvée pour la production en série dans une usine de la ville de Shumikha, dans la région de Kurgan (Oural du Nord). Il a été construit selon le programme de maîtrise de la technologie de traitement anaérobie des déchets en tant que variante d'installations en série pour les élevages de taille moyenne - fermes laitières de 400 vaches laitières ou fermes porcines de taille moyenne pour 4000 XNUMX porcs. L'usine a produit 10 ensembles d'équipements, mais après l'effondrement de l'URSS, le financement a cessé. Sur les 10 unités produites, trois ont été distribuées en Ukraine et en Biélorussie, cinq ont été envoyées en Asie centrale (dont deux au Kirghizistan) et deux en Russie. Mais un seul d'entre eux a été introduit - dans une ferme d'élevage du district de Kamenetsky, dans la région de Brest, en Biélorussie. L'usine traite 1 m50. fumier et produit 3 à 400 m500 de biogaz par jour.
L'une des installations arrivées au Kirghizistan a été rééquipée par le Fluid PF de l'Association des agriculteurs et installée sur la base de l'élevage porcin BEKPR OsOO pour 4000 2003 têtes, dans le village de Lebedinovka, région de Chui en XNUMX, l'autre est utilisée en tant que collecteur d'eau dans le secteur privé de la région d'Osh. Auteurs : Vedenev A.G., Vedeneva T.A.
Machine pour éclaircir les fleurs dans les jardins
02.05.2024 Microscope infrarouge avancé
02.05.2024 Piège à air pour insectes
01.05.2024
▪ Transmission de données du cerveau à l'ordinateur par les veines ▪ Modules de mémoire mobiles LPDDR8 de 4 Go de Samsung ▪ Les pilules contraceptives affectent la peur ▪ LED en céramique efficaces Cree XLamp XH
▪ rubrique du site Batteries, chargeurs. Sélection d'articles ▪ Article Dentisterie. Notes de lecture ▪ article Quel est le lien entre les mots impossible et privilège ? Réponse détaillée ▪ Article de Murray River. Merveille de la nature ▪ article Dessins d'A. Partin. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Page principale | bibliothèque | Articles | Plan du site | Avis sur le site
www.diagramme.com.ua |
Voir d'autres articles section 
Dernières nouvelles de la science et de la technologie, nouvelle électronique :
Toutes les langues de cette page