En un reactor de biogás, se pueden tratar con eficacia diferentes tipos de aguas residuales. Se trata de una tecnología anaerobia, en la que se produce lodo digerido (digestato) y biogás; el primero puede utilizarse como fertilizante y el segundo, como energía. El biogás es una mezcla de metano, dióxido de carbono y otros gases traza que pueden convertirse en calor, electricidad o luz D.7 .

Un reactor de biogás es una cámara hermética que facilita la degradación anaerobia de aguas negras, lodos o residuos biodegradables. El tratamiento de las aguas residuales se produce a medida que estas ingresan en el digestor. Una capa de lodo activo dentro del digestor degrada biológicamente los productos de entrada. El lodo digerido se descarga mediante el excedente al nivel del suelo. La cámara del digestor también recoge el biogás producido en el proceso de fermentación. El digestato es rico en material orgánico y nutrientes, y es más fácil de desecar y gestionar.

Consideraciones de diseño

Los reactores de biogás pueden construirse como digestores de un domo fijo o un domo flotante. En el domo fijo, el volumen del reactor se mantiene constante. El gas generado ejerce presión y desplaza el lodo líquido hacia arriba, hasta una cámara de expansión. Cuando se elimina el gas, el lodo líquido fluye de nuevo al reactor. La presión se puede utilizar para transportar el biogás por las tuberías. En un reactor de domo flotante, el domo sube y baja con la producción y retirada de gas. También se puede expandir (como un globo). El tiempo de retención hidráulica (TRH) en el reactor debe ser de al menos 15 días en climas cálidos y de 25 días en climas templados. En el caso de los productos de entrada con alto nivel de patógenos, se debe pensar en un TRH de 60 días. Los tamaños pueden variar de 1.000 l para una sola familia hasta 100.000 l para las aplicaciones en retretes institucionales o públicos. Como la producción de digestato es continua, se deben tomar medidas para su almacenamiento o transporte fuera del lugar.

Materiales

Un reactor de biogás se puede fabricar con ladrillos, cemento, acero, arena, alambre para la resistencia de la estructura (por ejemplo, malla de gallinero), aditivo de cemento impermeable (para el sellado), tuberías de agua y accesorios, una válvula y una tubería prefabricada para la salida del gas. Las soluciones prefabricadas incluyen las geobolsas, los módulos plásticos de fibra reforzada y las unidades moldeadas por fresado, y son provistas por proveedores especializados.

Contexte

Cette technologie convient au traitement des eaux usées domestiques et institutionnelles (hôpitaux et écoles par exemple). Elle ne convient pas à la phase de réponse aiguë d’une urgence, en raison du temps nécessaire au démarrage du processus biologique. Elle est particulièrement appropriée dans les zones rurales où l’on peut ajouter du fumier animal et où le digestat peut être utilisé comme fertilisant et le gaz pour la cuisine. Les biodigesteurs peuvent également être utilisés pour stabiliser les boues des fosses de latrines S.3 et S.4 . Ils sont souvent employés comme une solution alternative aux fosses septiques S.13 car ils assurent un niveau de traitement similaire, avec le bénéfice additionnel du biogaz. Toutefois, il est impossible d’obtenir une production suffisante de gaz en utilisant uniquement des eaux noires ou si la température ambiante est inférieure à 15 °C. Les eaux grises ne doivent pas être ajoutées car elles réduisent considérablement le TRH. Les biodigesteurs sont moins appropriés pour les climats plus froids du fait du taux de conversion moindre de la matière organique en biogaz, ce qui nécessite une augmentation du TRH et du volume nominal du dispositif. Même si les réacteurs à biogaz sont conçus de façon étanche, il est déconseillé de les installer dans des zones où le niveau de la nappe phréatique est élevé ou en cas d’inondations fréquentes.

Fonctionnement et entretien

Pour démarrer le réacteur, il faut l’inoculer avec des bactéries anaérobies, par exemple en ajoutant de la bouse de vache ou des boues de fosse septique. Le digestat doit être fréquemment retiré du trop-plein, à une fréquence qui dépend du volume de la fosse par rapport à l’apport de matières solides, de la quantité de matières non-digérables, de la température ambiante ainsi que de l’utilisation et des caractéristiques du système. La pression du gaz doit être surveillée et celui-ci utilisé régulièrement. Les purgeurs doivent être vérifiés périodiquement et les vannes et les conduites de gaz doivent être nettoyées afin de prévenir la corrosion et les fuites. En fonction de la conception et des intrants, le réacteur doit être vidé et nettoyé tous les 5 à 10 ans.

Santé et sécurité

Le digestat est partiellement hygiénisé mais il présente toujours un risque de contamination. Les opérateurs doivent donc être munis d’un équipement de protection individuelle adéquat pour toute opération ainsi que pour la vidange des digestats et le nettoyage du réacteur. En fonction de leur utilisation finale, le liquide et les boues vidangées doivent subir un traitement supplémentaire, en particulier s’il s’agit d’une valorisation agricole. Les gaz produits dans le réacteur sont inflammables, comme le gaz naturel, ce qui constitue également un risque.

Coûts

Il s’agit d’une technologie dont le coût est faible à moyen, tant en termes d’investissement que de fonctionnement. Les coûts de fonctionnement et d’entretien quotidien doivent être pris en compte. Les installations communautaires tendent à être plus viables économiquement, pour autant qu’elles soient socialement acceptées. Il est également important de budgétiser les dépenses de formation des opérateurs et des utilisateurs.

Aspects sociaux

L’acceptation sociale peut être problématique pour les communautés qui ne sont pas familières avec l’utilisation du biogaz ou du digestat. Une cohésion sociale peut être créée autour de la gestion commune et du partage des bénéfices (gaz et engrais). Il existe cependant un risque que les bénéfices soient inégalement répartis entre les utilisateurs, ce qui peut entraîner des conflits.