Amélioration de la digestion anaérobie des déchets organiques dans un digesteur en continu

Abstract

Résumé Cette thèse traite le sujet de l’amélioration de la digestion anaérobie des déchets organiques dans des digesteurs en continus et de type batch. Les déchets organiques traités sont représenté par les folioles provenant des palmiers dattiers Algériens (Phoenix dactylifera L.) de la variété H’mira de la région d’Adrar. Les principaux résultats de cette thèse démontrent que la variété H’mira représentant 42,81% du total des palmiers de la région d’Adrar, génère une quantité de déchet annuelle estimée de 22.916,68 tonne dont les palmes sèches représentent 52,64 % soit 12.063,20 tonne. Les folioles qui sont le principal constituant des palmes sèches contiennent un taux de 81,7% de matières organiques (MO) et 90% de composé lignocellulosique. La capacité théorique de rendement en méthane des folioles est estimée de 492 ml de CH4/g de MO. La digestion anaérobie du broyat des folioles au niveau des digesteurs de type batch sans prétraitement chimique donne un rendement en méthane de 130 ml de CH4/g de MO avec un temps de digestion technique (T80) de 55 jours. Ce même substrat a été prétraité chimiquement avec une solution de soude caustique (NaOH) à des différentes concentrations (6%, 12% et 18%). Les résultats ont montré que la concentration optimale qui donne le meilleur rendement en méthane estimé de 135 ml/g de MO avec un T80 de 21 jours, est de 12%. Les mêmes expériences ont été appliquées dans des digesteurs de type continus. Les résultats ont été confirmés par rapport au dispositif en batch, avec un rendement en méthane de 107 ml de CH4 /g de MO/jour. Ces résultats sont en forte concordance avec les résultats de la spectroscopie FT-IR. Les résultats expérimentaux de cette thèse ne représentent qu’une modeste contribution à la stratégie nationale de développement des énergies renouvelables dans sa partie recherche et développement. En effet, la quantification d’énergie produite par le bio-méthane issu de la digestion anaérobie des folioles de la variété H’mira de la région d’Adrar a été estimée entre 10000 et 13000 MW/an qui couvre la consommation annuelle des ménages de la commune de Tamest wilaya d’Adrar comptant de 10000 habitants. Mots clés : digestion

ملخص تناولت هذه األطروحة موضوع تحسين عملية الهضم الالهوائي للنفايات العضوية على مستوى هاضم مستمر وغير مستمر (دفعة واحدة). تمثلت النفايات العضوية المعالجة في سعف النخيل الج ازئري من صنف حميرة من منطقة أدرار. أظهرت النتائج الرئيسية لهذه األطروحة أن صنف حميرة الذي يمثل 81.42 ٪من إجمالي اعداد النخيل المتو اجد بمنطقة أدرار ، يولد نفايات سنوية تقدر بـ 68.22916 طن ، يمثل الجريد منها نسبة 64.52 .٪أو 20.12063 طن. تصل نسبة المواد العضوية في سعفها الذي يعد اكبر مكون للجريد الى 7.81 ، ٪ كما ان نسبة المواد السيلولوزية فيه تفوق 90 .٪ تقدر سعة إنتاج الميثان النظرية لهذا السعف بـ 492 مللتر لكل واحد غرام من المواد العضوية. الهضم الالهوائي للسعف المطحون في هاضم غير مستمر من نوع الدفعة الواحدة بدون معالجة كيميائية يعطي عائد ميثان 130 مللتر لكل واحد غرام من المواد العضوية في مدة زمن هضم تقني تقدر بـ 55 ا. تم معالجة هذ ً يوم ا ال ا بمحلول من ً سعف المطحون كيميائي الصودا الكاوية بتركيزات مختلفة )6 ٪ و 12 ٪ و 18 .)٪ أوضحت النتائج أن التركيز األمثل الذي يعطي أفضل محصول ميثان يقدر بـ 135 مللتر لكل و احد غرام من المواد العضوية مع زمن هضم تقني قدر بـ 21 ا هو تركيز ً يوم 12 ٪من الصودا الكاوي ة. تم تطبيق نفس التجارب في هاضم من النوع المستمر. تم تأكيد النتائج التي تحصلنا عليها بجهاز الدفعة الواحدة، مع إنتاجية الميثان 107 مللتر لكل واحد غرام في اليوم. هذه النت ائج تتوافق بشدة مع نتائج التحليل الطيفي باألشعة تحت الحمراء. وفي األخير هذه النتائج التجريبية التي تناولتها األطروحة ال تمثل سوى مساهمة متواضعة في االست ارتيجية الوطنية لتطوير الطاقات المتجددة في قسم البحث والتطوير. في الواقع ، تم تقدير كمية الطاقة التي ينت جها الميثان الحيوي من الهضم الالهوائي لسعف النخيل من نوع حميرة من منطقة أدرار بين 10000 و 13000 ميجاوات / سنة والتي تغطي االستهالك السنوي لـساكنة بلدية تامست والية أد ارر التي تحتوي على 10000 نسمة

Abstract This thesis discusses the improvement of organic waste anaerobic digestion in continuous and batch digesters. The organic waste treated is represented by the leaflets from Algerian date palms (Phoenix dactylifera L.) of the H’mira cultivars from Adrar region. The main results of this thesis demonstrate that the H'mira cultivar representing 42.81% of the total palm trees in Adrar region generates an estimated annual waste of 22,916.68 tons, of which the dry palms represent 52.64%. Or 12.063,20 tons. The leaflets which are the main constituent of dry palms contain a rate of 81.7% of Volatile Solid (VS) and 90% of lignocellulosic compound. The theoretical methane yield capacity of the leaflets is estimated at 492 ml / g of VS The anaerobic digestion of the grinded leaflets in batch digesters without chemical pretreatment gives a methane yield of 130 ml of CH4 / g of VS during a technical digestion time (T80) of 55 days. This same substrate was pretreated chemically with a solution of caustic soda (NaOH) at different concentrations (6%, 12% and 18%). The results showed that the optimal concentration which gives the best estimated methane yield of 135 ml of CH4 / g of VS with a T80 of 21 days, is 12%. The same experiments were applied in continuous digesters. The results were confirmed with respect to the batch device, with a methane yield of 107 ml of CH4 / g of VS / day. These results are in strong agreement with the results of FT-IR spectroscopy. The experimental results of this thesis represent only a modest contribution to the national strategy for the development of renewable energies in its research and development part. Indeed, the quantification of energy produced by bio-methane from the anaerobic digestion of leaflets of the H'mira cultivar from the Adrar region has been estimated between 10.000 and 13.000 MW / year which covers the annual consumption of the commune of Tamest wilaya of Adrar containing 10.000 inhabitants.