D.7 Utilisation du biogaz

La digestion anaérobie des boues et d’autres matières organiques produit du biogaz (mélange de méthane et d’autres gaz). Le biogaz peut être utilisé comme tout autre gaz combustible pour la cuisine, le chauffage, l’éclairage et la production d’électricité.

Lorsqu’il est produit dans des biodigesteurs domestiques S.16 , le biogaz peut servir à la cuisson ou à l’éclairage. Dans les biodigesteurs de grande taille T.4 , il peut servir à la production d’électricité.

Considérations sur la conception

Le besoin en gaz peut être déterminé en fonction de l’énergie consommée par le ménage. Par exemple 1 kg de bouse de vache séchée correspond à 100 L de biogaz, 1 kg de bois de chauffage à environ 200 L et 1 kg de charbon de bois à 500 L. Pour la cuisine et la préparation des repas, il faut compter entre 150 et 300 L de biogaz par personne et par repas. Il faut environ 30 à 40 L de biogaz pour faire bouillir un litre d’eau, 120 à 140 L pour faire cuire 0,5 kg de riz et 160 à 190 L pour préparer 0,5 kg de légumes. Des tests ont montré que la consommation de biogaz d’une gazinière domestique se situe entre 300 et 400 L par heure, les va-riations étant dues à la conception de la gazinière et à la teneur en méthane du biogaz. Le biogaz a besoin de moins d’air que d’autres gaz lors du processus de combustion. Il faut donc modifier les appareils à gaz classiques lorsqu’on les utilise avec du biogaz (par exemple les injecteurs et le diamètre des trous des brûleurs). Il faut toujours réduire au maximum la distance à parcourir par le gaz pour limiter les risques de fuites et installer des robinets de vidange pour évacuer l’eau qui se condense et qui s’accumule dans les points les plus bas de la conduite de gaz.

Matériaux

Ils dépendent de l’utilisation prévue du biogaz. Celle-ci implique souvent de disposer d’appareils spécialement conçus et qui ne sont pas commercialisés partout. Cependant, il est très facile de modifier une gazinière conventionnelle en agrandissant les trous de l’injecteur et des brûleurs et en diminuant l’entrée d’air primaire. Lorsque le biogaz est utilisé pour la cuisine, un simple indicateur de pression doit être installé pour informer l’utilisateur de la quantité de gaz disponible

Contexte

Les biodigesteurs S.16 et T.4 sont une solution adéquate dans les phases de stabilisation et de relèvement. La production d’énergie permet de réduire au moins partiellement la dépendance à l’égard d’autres combustibles et contribue à l’autonomie énergétique de la communauté. Pour en optimiser l’utilisation, il faut connaître le rendement calorifique du biogaz dans différentes applications : il est estimé à 55 % dans les gazinières, à 24 % dans les moteurs, mais à seulement 3 % dans les lampes. Une lampe à biogaz est deux fois moins efficace qu’une lampe à kérosène. Au niveau domestique, l’utilisation la plus efficace est donc celle des gazinières. Au niveau industriel, la production d’électricité, en combinant la production de chaleur et d’énergie, est la meilleure solution et peut atteindre un rendement de 88 %

Fonctionnement et entretien

Le biogaz est généralement saturé de vapeur d’eau, ce qui entraîne de la condensation. Il faut donc purger régulièrement l’eau accumulée dans le système pour éviter les colmatages et la corrosion. Des opérateurs formés doivent vérifier fréquemment les conduites de gaz, les raccords et les appareils. Les gazinières doivent être nettoyées et la bague du brûleur vérifiée pour détecter les colmatages. Lorsque l’on utilise le biogaz pour faire fonctionner un moteur, il est nécessaire de réduire d’abord sa teneur en sulfure d’hydrogène, car celui-ci forme des acides corrosifs au contact de l’eau de condensation.

Santé et sécurité

Lorsque les matières fécales et organiques sont digérées en anaérobiose comme dans un biodigesteur, le gaz produit est principalement composé de méthane et de dioxyde de carbone ainsi que de petites quantités de sulfure d’hydrogène, d’ammoniac et d’autres gaz, selon les matières digérées. Tous ces gaz sont dangereux et les risques associés sont notamment les explosions, l’asphyxie, certaines maladies et l’empoisonnement au sulfure d’hydrogène.

Coûts

Ils dépendent de l’utilisation du biogaz et des équipements requis. Au niveau local, on trouve généralement des conduites pour le transport du gaz et des gazinières peu coûteuses. L’adaptation des injecteurs et des brûleurs des gazinières peut être réalisée par des artisans locaux en suivant les instructions et ne nécessitent qu’un outillage de base.

Aspects sociaux

En général, il y a un bon taux d’acceptation des utilisateurs pour la cuisine au biogaz, car on peut allumer et éteindre la gazinière instantanément (contrairement au bois et au charbon). De plus, la combustion ne dégage pas de fumée et ne génère pas de pollution de l’air dans la maison. Il est possible que l’utilisation du biogaz produit à partir de matières fécales ne soit pas acceptée dans tous les contextes culturels. Il faut toujours dispenser une formation et donner des instructions sur la production, les normes de sécurité et l’entretien des conduites. Ceci facilite l’acceptation des utilisateurs pour cette technologie, encourage de bonnes conditions d’utilisation et d’entretien de la gazinière et facilite l’identification rapide des fuites et d’autres problèmes potentiels. Dans certains cas, les utilisateurs devront apprendre à cuisiner au gaz. Il faut également démontrer aux utilisateurs que le biogaz n’est pas dangereux (en raison de sa faible concentration en méthane).

Critères de décision clés

Produits entrants

Biogaz

Produits sortants


Phase d'urgence

Stabilisation +
Relèvement +

Caractéristiques des sols

Peu contraignantes

Niveau d’application

Ménage + +
Voisinage +

Avec et sans usage d’eau

à base d'eau et sèche

Niveau de gestion

Ménage + +
Partagé + +
Public + +

Complexité technique

Moyenne

Espace requis

Faible

Objectifs et caractéristiques clés

Valorisation de l’énergie

Forces et faiblesses

  • Source d’énergie gratuite
  • Peut remplacer le bois de chauffage et d’autres sources d’énergie pour la cuisine
  • Nécessite peu de compétences opérationnelles et peu de maintenance
  • La production n’est pas toujours suffisante pour répondre aux besoins et ne peut pas remplacer tous les types d’énergie
  • Ne peut être stocké que pendant quelques jours (faible densité énergétique) et doit être utilisé quotidiennement
  • Les lampes à biogaz ont un rendement inférieur à celui des lampes à kérosène
  • La production de biogaz en dessous de 15 °C n’est pas viable économiquement

Références sélectionnées

Conseils sur l’utilisation du biogaz et introduction sur la cuisine au biogaz

Fulford, D. (1996): Biogas Stove Design. A short course. Kingdom Bioenergy Ltd., University of Reading

Deublein, D., Steinhauser, A. (2011): Biogas from Waste and Renewable Resources. Wiley-VCH, Weinheim, Germany

GIZ (0): GIZ HERA Cooking Energy Compendium – A practical guidebook for implementers of cooking energy interventions. GIZ, Eschborn, Germany

arrow_upward