Biogaz issu du fumier. Comment obtenir du biogaz à partir du fumier : un aperçu des principes de base et de la conception d'une installation de production d'énergie à partir du fumier à la maison

La technologie n'est pas nouvelle. Son développement a commencé au XVIIIe siècle, lorsque Jan Helmont, un chimiste, a découvert que le fumier émettait des gaz inflammables.

Ses recherches ont été poursuivies par Alessandro Volta et Humphrey Davy, qui ont découvert du méthane dans le mélange gazeux. À la fin du XIXe siècle, en Angleterre, le biogaz issu du fumier était utilisé dans les lampadaires. Au milieu du XXe siècle, on a découvert des bactéries produisant du méthane et ses précurseurs.

Le fait est que trois groupes de micro-organismes travaillent alternativement dans le fumier, se nourrissant des déchets des bactéries précédentes. Les premières à agir sont les bactéries acétogènes, qui dissolvent les glucides, les protéines et les graisses présentes dans le lisier.

Après traitement micro-organismes anaérobies L'approvisionnement en nutriments est constitué de méthane, d'eau et de dioxyde de carbone. En raison de la présence d'eau, le biogaz à ce stade n'est pas capable de brûler - il doit être purifié et passe donc par des installations de traitement.

Qu'est-ce que le biométhane

Le gaz obtenu à la suite de la décomposition de la biomasse du fumier est un analogue du gaz naturel. Il est presque 2 fois plus léger que l'air, donc il monte toujours. Ceci explique la technologie de production méthode artificielle: à gauche en haut espace libre, afin que la substance puisse être libérée et accumulée, d’où elle est ensuite pompée pour être utilisée pour ses propres besoins.

Le méthane influence grandement l'effet de serre - bien plus que le dioxyde de carbone - 21 fois. Par conséquent, la technologie de traitement du fumier constitue un moyen non seulement économique, mais également respectueux de l’environnement, d’éliminer les déjections animales.

Le biométhane est utilisé pour les besoins suivants :

• cuisson;

• dans les moteurs à combustion interne des automobiles ;

• pour chauffer une maison privée.

Le biogaz produit une grande quantité de chaleur. 1 mètre cube équivaut à brûler 1,5 kg de charbon.

Comment est produit le biométhane ?

Il peut être obtenu non seulement à partir du fumier, mais aussi des algues, des matières végétales, des graisses et autres déchets animaux, ainsi que des résidus de la transformation des matières premières des poissonneries. Le rendement final du mélange gazeux dépend de la qualité du matériau source et de sa capacité énergétique.

Un minimum de 50 mètres cubes de gaz par tonne de fumier grossier est obtenu bétail. Maximum - 1 300 mètres cubes après transformation de la graisse animale. La teneur en méthane peut atteindre 90 %.

Un type de gaz biologique est le gaz de décharge. Il se forme lors de la décomposition des déchets dans les décharges suburbaines. L’Occident dispose déjà d’équipements qui traitent les déchets de la population et les transforment en carburant. En tant que type d’entreprise, elle dispose de ressources illimitées.

Sa base de matières premières comprend :

• industrie alimentaire;

• l'élevage;

• élevage de volailles;

• pêcheries et usines de transformation;

• laiteries;

• production de boissons alcoolisées et faiblement alcoolisées.

Toute industrie est obligée d’éliminer ses déchets – cela coûte cher et n’est pas rentable. A la maison, à l'aide d'une petite installation maison, vous pouvez résoudre plusieurs problèmes à la fois : chauffage gratuit de la maison, engrais terrain nutriments de haute qualité issus du traitement du fumier, libérant ainsi de l'espace et éliminant les odeurs.

Technologie de production de biocarburants

Toutes les bactéries qui participent à la formation du biogaz sont anaérobies, c'est-à-dire qu'elles n'ont pas besoin d'oxygène pour fonctionner. Pour ce faire, des récipients de fermentation complètement étanches sont construits, dont les tuyaux de sortie ne laissent pas non plus passer l'air de l'extérieur.

Après avoir versé le liquide brut dans la cuve et augmenté la température jusqu'à la valeur requise, les bactéries commencent à fonctionner. Du méthane commence à être libéré, qui monte de la surface du lisier. Il est envoyé dans des oreillers ou des réservoirs spéciaux, après quoi il est filtré et aboutit dans des bouteilles de gaz.

Les déchets liquides provenant des bactéries s'accumulent au fond, d'où ils sont périodiquement pompés et également envoyés au stockage. Après cela, une nouvelle portion de fumier est pompée dans le réservoir.

Régime de température du fonctionnement des bactéries

Pour transformer le fumier en biogaz, il est nécessaire de créer des conditions propices au travail des bactéries. certains d'entre eux sont activés à des températures supérieures à 30 degrés - mésophiles. Dans le même temps, le processus est plus lent et le premier produit peut être obtenu au bout de 2 semaines.

Les bactéries thermophiles fonctionnent à des températures de 50 à 70 degrés. Le temps nécessaire pour obtenir du biogaz à partir du fumier est réduit à 3 jours. Dans ce cas, les déchets sont des boues fermentées qui sont utilisées dans les champs comme engrais pour les cultures agricoles. Il n'y a pas de micro-organismes pathogènes, d'helminthes et de mauvaises herbes dans les boues, car ils meurent lorsqu'ils sont exposés à hautes températures.

Il existe un type particulier de bactéries thermophiles qui peuvent survivre dans un environnement chauffé à 90 degrés. Ils sont ajoutés aux matières premières pour accélérer le processus de fermentation.

Une diminution de la température entraîne une diminution de l'activité des bactéries thermophiles ou mésophiles. Dans les ménages privés, les mésophylles sont plus souvent utilisées, car elles ne nécessitent pas de chauffage particulier du liquide et la production de gaz est moins chère. Par la suite, lorsque le premier lot de gaz est reçu, il peut être utilisé pour chauffer le réacteur avec des micro-organismes thermophiles.

Important! Les méthanogènes ne tolèrent pas les changements brusques de température, c'est pourquoi en hiver, ils doivent être maintenus au chaud à tout moment.

Comment préparer les matières premières à verser dans le réacteur

Pour produire du biogaz à partir du fumier, il n’est pas nécessaire d’introduire spécialement des micro-organismes dans le liquide, car on les retrouve déjà dans les excréments animaux. Il vous suffit de maintenir la température et d'ajouter une nouvelle solution de fumier à temps. Il doit être préparé correctement.

L'humidité de la solution doit être de 90 % (consistance d'une crème sure liquide), Par conséquent, les excréments secs sont d'abord remplis d'eau - crottes de lapin, crottes de cheval, crottes de mouton, crottes de chèvre. Le fumier de porc sous sa forme pure n'a pas besoin d'être dilué car il contient beaucoup d'urine.

L'étape suivante consiste à décomposer les solides du fumier. Plus la fraction est fine, mieux les bactéries traiteront le mélange et plus de gaz sera libéré. A cet effet, les installations utilisent un agitateur qui fonctionne en permanence. Cela réduit le risque de formation d’une croûte dure à la surface du liquide.

Les types de fumier qui ont la plus forte acidité conviennent à la production de biogaz. On les appelle aussi froid - porc et vache. Une diminution de l'acidité arrête l'activité des micro-organismes, il est donc nécessaire de surveiller au début combien de temps il leur faut pour traiter complètement le volume du réservoir. Ajoutez ensuite la dose suivante.

Technologie de purification des gaz

Lors de la transformation du fumier en biogaz, on obtient :

• 70 % de méthane ;

• 30 % de dioxyde de carbone ;

• 1% d'impuretés de sulfure d'hydrogène et autres composés volatils.

Pour que le biogaz puisse être utilisé à la ferme, il doit être débarrassé de ses impuretés. Pour éliminer le sulfure d'hydrogène, des filtres spéciaux sont utilisés. Le fait est que les composés volatils de sulfure d'hydrogène, se dissolvant dans l'eau, forment de l'acide. Il contribue à l’apparition de rouille sur les parois des canalisations ou des réservoirs si ceux-ci sont en métal.

• Le gaz résultant est comprimé sous une pression de 9 à 11 atmosphères.

• Il est introduit dans un réservoir d'eau, où les impuretés sont dissoutes dans le liquide.

A l'échelle industrielle, la chaux ou Charbon actif, ainsi que des filtres spéciaux.

Comment réduire la teneur en humidité

Il existe plusieurs façons de vous débarrasser vous-même des impuretés de l’eau contenues dans le gaz. L’un d’eux est le principe d’un alambic Moonshine. Le tuyau froid dirige le gaz vers le haut. Le liquide se condense et s'écoule. Pour ce faire, le tuyau est posé sous terre, où la température diminue naturellement. À mesure qu'elle augmente, la température augmente également et le gaz séché pénètre dans l'installation de stockage.

La deuxième option est un joint hydraulique. Après sa sortie, le gaz pénètre dans un récipient contenant de l'eau et y est nettoyé de ses impuretés. Cette méthode est appelée en une étape, lorsque le biogaz est immédiatement nettoyé de toutes les substances volatiles et de l'humidité à l'aide d'eau.

Principe du joint hydraulique

Quelles installations sont utilisées pour produire du biogaz ?

Si l'installation est prévue à proximité d'une ferme, la meilleure option serait une structure pliable qui peut être facilement transportée vers un autre endroit. L'élément principal de l'installation est un bioréacteur dans lequel les matières premières sont versées et le processus de fermentation se produit. Les grandes entreprises utilisent des réservoirs volume 50 mètres cubes.

Dans les fermes privées, des réservoirs souterrains sont construits comme bioréacteur. Ils sont disposés en brique dans un trou préparé et recouverts de ciment. Le béton augmente la sécurité de la structure et empêche l'air d'entrer. Le volume dépend de la quantité de matière première obtenue chaque jour à partir d'animaux domestiques.

Les systèmes de surface sont également populaires à la maison. Si vous le souhaitez, l'installation peut être démontée et déplacée vers un autre emplacement, contrairement à un réacteur souterrain stationnaire. Des fûts en plastique, en métal ou en polychlorure de vinyle sont utilisés comme réservoirs.

Par type de contrôle il y a :

• stations automatiques dans lesquelles le remplissage et le pompage des déchets de matières premières s'effectuent sans intervention humaine ;

• mécanique, où l'ensemble du processus est contrôlé manuellement.

A l'aide d'une pompe, vous pouvez faciliter la vidange de la cuve dans laquelle tombent les déchets après fermentation. Certains artisans utilisent des pompes pour pomper le gaz des coussins (par exemple les chambres à air d'une voiture) vers une installation de traitement.

Schéma d'une installation artisanale de production de biogaz à partir de fumier

Avant de construire une usine de biogaz sur votre site, vous devez vous familiariser avec les dangers potentiels qui pourraient provoquer l'explosion du réacteur. La condition principale est le manque d'oxygène.

Le méthane est un gaz explosif et peut s'enflammer, mais pour ce faire, il doit être chauffé au-dessus de 500 degrés. Si le biogaz se mélange à l’air, une surpression se produira, ce qui entraînera la rupture du réacteur. Le béton peut se fissurer et ne pourra plus être utilisé.

Vidéo : Biogaz à partir de fientes d'oiseaux

Pour éviter que la pression n'arrache le couvercle, utilisez un contrepoids, un joint de protection entre le couvercle et le réservoir. Le récipient n'est pas complètement rempli - il doit y avoir au moins 10 % du volume pour la libération des gaz. Mieux – 20%.

Ainsi, pour réaliser un bioréacteur avec tous les accessoires sur votre site, il vous faut :

• Il est bon de choisir un lieu pour qu'il soit situé à l'écart du logement (on ne sait jamais).

• Calculez la quantité estimée de fumier que les animaux produisent quotidiennement. Comment compter - lisez ci-dessous.

• Décidez où poser les tuyaux de chargement et de déchargement, ainsi qu'un tuyau pour condenser l'humidité dans le gaz résultant.

• Décidez de l'emplacement du réservoir à déchets (engrais par défaut).

• Creusez une fosse en fonction des calculs de la quantité de matières premières.

• Sélectionnez un conteneur qui servira de réservoir à fumier et installez-le dans la fosse. Si un réacteur en béton est prévu, le fond de la fosse est rempli de béton, les murs sont revêtus de briques et enduits de mortier de béton. Après cela, vous devez lui laisser le temps de sécher.

• Les liaisons entre le réacteur et les canalisations sont également scellées au stade de la pose de la cuve.

• Équiper une trappe pour l'inspection du réacteur. Un joint scellé est placé entre eux.

Si le climat est froid, avant de bétonner ou d'installer un réservoir en plastique, réfléchissez aux moyens de le chauffer. Il peut s'agir d'appareils chauffants ou de ruban adhésif utilisés dans la technologie des « planchers chauds ».

A la fin des travaux, vérifier l'étanchéité du réacteur.

Calcul de la quantité de gaz

À partir d’une tonne de fumier, vous pouvez obtenir environ 100 mètres cubes de gaz. Question : Quelle quantité de litière les animaux domestiques produisent-ils par jour ?

• poulet – 165 g par jour;

• vache – 35 kg;

• chèvre – 1 kg;

• cheval – 15 kg;

• mouton – 1 kg;

• porc – 5 kg.

Multipliez ces indicateurs par le nombre d'objectifs et vous obtenez dose quotidienne excréments à traiter.

Une plus grande quantité de gaz provient des vaches et des porcs. Si vous ajoutez au mélange des plantes énergétiquement puissantes telles que le maïs, les fanes de betteraves et le mil, la quantité de biogaz augmentera. Les plantes et les algues des marais ont un grand potentiel.

Le plus élevé concerne les déchets des usines de transformation de la viande. S'il existe de telles fermes à proximité, nous pouvons alors coopérer et installer un réacteur pour tout le monde. La période d’amortissement d’un bioréacteur est de 1 à 2 ans.

Déchets de biomasse après la production de gaz

Après traitement du fumier dans un réacteur, le sous-produit est une boue biologique. Lors du traitement anaérobie des déchets, les bactéries dissolvent environ 30 % de la matière organique. Le reste est publié sans modification.

La substance liquide est également un sous-produit de la fermentation du méthane et est également utilisée dans agriculture pour le pansement des racines.

Le dioxyde de carbone est une fraction de déchet que les producteurs de biogaz s'efforcent d'éliminer. Mais si vous le dissolvez dans l'eau, ce liquide peut également être bénéfique.

Utilisation complète des produits des usines de biogaz

Afin d'utiliser pleinement les produits obtenus après transformation du fumier, il est nécessaire d'entretenir une serre. Premièrement, les engrais organiques peuvent être utilisés pour la culture de légumes toute l’année, dont le rendement sera stable.

Deuxièmement, le dioxyde de carbone est utilisé comme fertilisant - racinaire ou foliaire, et sa production est d'environ 30 %. Les plantes absorbent le dioxyde de carbone de l’air et en même temps poussent mieux et gagnent de la masse verte. Si vous consultez des spécialistes dans ce domaine, ils vous aideront à installer un équipement qui convertit le dioxyde de carbone de sa forme liquide en substance volatile.

Vidéo : Le biogaz en 2 jours

Le fait est que pour entretenir une ferme d'élevage, les ressources énergétiques obtenues peuvent être importantes, surtout en été, lorsque le chauffage de la grange ou de la porcherie n'est pas nécessaire.

Par conséquent, il est recommandé de se lancer dans une autre activité rentable : une serre respectueuse de l'environnement. Les produits restants peuvent être stockés dans des chambres réfrigérées - en utilisant la même énergie. La réfrigération ou tout autre équipement peut fonctionner avec l’électricité générée par une batterie à gaz.

Utiliser comme engrais

En plus de produire du gaz, le bioréacteur est utile car les déchets sont utilisés comme engrais précieux, qui retient presque tout l'azote et les phosphates. Lorsque du fumier est ajouté au sol, 30 à 40 % de l’azote est irrémédiablement perdu.

Pour réduire la perte de substances azotées, des excréments frais sont ajoutés au sol, mais le méthane libéré endommage ensuite le sol. système racinaire plantes. Après traitement du fumier, le méthane est utilisé pour ses propres besoins et tous les nutriments sont préservés.

Après fermentation, le potassium et le phosphore passent sous une forme chélatée, qui est absorbée par les plantes à 90 %. Si vous le regardez en général, alors 1 tonne de fumier fermenté peut remplacer 70 à 80 tonnes d'excréments animaux ordinaires.

Le traitement anaérobie préserve tout l'azote présent dans le fumier, le convertissant sous forme d'ammonium, ce qui augmente le rendement de toute culture de 20 %.

Cette substance n'est pas dangereuse pour le système racinaire et peut être appliquée 2 semaines avant la plantation des cultures. terrain ouvert afin que la matière organique ait cette fois le temps d'être traitée par les micro-organismes aérobies du sol.

Avant utilisation, le biofertilisant est dilué avec de l'eau. dans un rapport de 1:60. Les fractions sèches et liquides conviennent pour cela, qui, après fermentation, vont également dans le réservoir de matières premières usées.

Par hectare, vous avez besoin de 700 à 1 000 kg/l d'engrais non dilué. Considérant qu'à partir d'un mètre cube de surface de réacteur, jusqu'à 40 kg d'engrais sont obtenus par jour, en un mois, vous pouvez approvisionner non seulement votre propre parcelle, mais aussi celle de votre voisin, en vendant de la matière organique.

Quels nutriments peuvent être obtenus après le traitement du fumier ?

La principale valeur du fumier fermenté en tant qu'engrais est la présence d'acides humiques qui, comme une coquille, retiennent les ions potassium et phosphore. S'oxydant dans l'air lors d'un stockage à long terme, les microéléments perdent leur qualités utiles, mais lors du traitement anaérobie, au contraire, ils acquièrent.

Les humates ont un effet positif sur la composition physique et chimique du sol. Grâce à l’ajout de matière organique, même les sols les plus lourds deviennent plus perméables à l’humidité. De plus, la matière organique fournit de la nourriture aux bactéries du sol. Ils traitent ensuite les résidus qui n'ont pas été consommés par les anaérobies et libèrent des acides humiques. Grâce à ce processus, les plantes reçoivent des nutriments qui sont complètement absorbés.

En plus des principaux - azote, potassium et phosphore - le biofertilisant contient des micro-éléments. Mais leur quantité dépend de la matière première - origine végétale ou animale.

Méthodes de stockage des boues

Il est préférable de conserver le fumier fermenté au sec. Cela le rend plus pratique à emballer et à transporter. La matière sèche perd moins propriétés bénéfiques et il peut être stocké fermé. Bien qu’un tel engrais ne se détériore pas du tout au cours d’une année, il doit ensuite être scellé dans un sac ou un récipient.

Les formes liquides doivent être conservées dans des récipients fermés avec un couvercle hermétique pour empêcher l'azote de s'échapper.

Le principal problème des producteurs de biofertilisants réside dans les ventes en heure d'hiver lorsque les plantes sont en dormance. Sur le marché mondial, le coût des engrais de cette qualité oscille autour de 130 dollars la tonne. Si vous installez une ligne de conditionnement de concentrés, vous pouvez payer votre réacteur dans un délai de deux ans.

Épandage de fumier liquide sur le sol - avantages et inconvénients de la méthode

Le gaz est largement utilisé aussi bien dans l'industrie, notamment chimique (par exemple, matières premières pour la production de plastiques), que dans la vie quotidienne. DANS conditions de vie le gaz est utilisé pour chauffer des immeubles résidentiels privés et des appartements, pour cuisiner, pour chauffer l'eau, comme carburant pour les voitures, etc.

D'un point de vue environnemental, le gaz est l'un des carburants les plus propres. Comparé à d’autres types de carburant, il émet le moins d’émissions nocives.

Mais si l’on parle de gaz, nous entendons automatiquement le gaz naturel extrait des entrailles de la terre.

Un jour, je suis tombé sur un article dans le journal qui racontait comment un grand-père avait monté une installation simple et récupérait le gaz du fumier. Ce sujet m'a beaucoup intéressé. Et je voudrais parler de cette alternative au gaz naturel : le biogaz. Je trouve ce sujet assez intéressant et utile des gens ordinaires et surtout les agriculteurs.

Sur le terrain de n'importe quelle ferme paysanne, vous pouvez utiliser non seulement l'énergie du vent et du soleil, mais aussi le biogaz.

Biogaz- le carburant gazeux, produit de la décomposition microbiologique anaérobie des substances organiques. La technologie de production de gaz est une méthode de traitement, de recyclage et de désinfection respectueuse de l'environnement et sans déchets de divers déchets organiques d'origine végétale et animale.

Les matières premières pour produire du biogaz sont le fumier ordinaire, les feuilles, l'herbe, en général, tous les déchets organiques : fanes, déchets alimentaires, feuilles mortes.

Le gaz qui en résulte, le méthane, est le résultat de l’activité vitale des bactéries méthanes. Le méthane, également appelé gaz des marais ou gaz de mine, représente 90 à 98 % du gaz naturel utilisé dans la vie quotidienne.

L'installation de production de gaz est très simple à fabriquer. Nous avons besoin d'un récipient principal, vous pouvez le cuisiner vous-même ou en utiliser un tout prêt, cela peut être n'importe quoi. Une isolation thermique doit être installée sur les côtés du conteneur pour utiliser l'appareil pendant la saison froide. Nous faisons quelques trappes sur le dessus. À partir de l'un d'eux, nous connectons des tubes pour l'évacuation des gaz. Pour un processus de fermentation intensif et un dégagement de gaz, le mélange doit être agité périodiquement. Par conséquent, vous devez installer un appareil de mixage. Ensuite, le gaz doit être collecté et stocké ou utilisé aux fins prévues. Pour collecter le gaz, vous pouvez utiliser une chambre de voiture ordinaire, puis, si vous disposez d'un compresseur, le comprimer et le pomper dans des cylindres.

Le principe de fonctionnement est assez simple : le fumier est chargé par une seule trappe. À l’intérieur, cette biomasse est décomposée par des bactéries spéciales méthane. Pour rendre le processus plus intense, le contenu doit être agité et de préférence chauffé. Pour le chauffage, vous pouvez installer des tubes à l'intérieur dans lesquels l'eau chaude doit circuler. Le méthane libéré suite à l'activité vitale des bactéries pénètre dans les chambres de la voiture par des tubes et, lorsqu'il s'accumule quantité suffisante, à l'aide d'un compresseur, nous le compressons et le pompons dans des cylindres.

Par temps chaud ou lors de l'utilisation d'un chauffage artificiel, l'installation peut produire une quantité de gaz assez importante, de l'ordre de 8 m 3 /jour.

Il est également possible d'obtenir du gaz à partir de déchets ménagers provenant des décharges, mais le problème réside dans les produits chimiques utilisés dans la vie quotidienne.

Les bactéries méthanes se trouvent dans les intestins des animaux et donc dans le fumier. Mais pour qu’ils commencent à fonctionner, il est nécessaire de limiter leur interaction avec l’oxygène, car celui-ci inhibe leurs fonctions vitales. C'est pourquoi il est nécessaire de créer des installations spéciales afin que les bactéries n'entrent pas en contact avec l'air.

Dans le biogaz obtenu, la concentration de méthane est légèrement inférieure à celle du gaz naturel. Par conséquent, une fois brûlé, il produira un peu moins de chaleur. Lors de la combustion de 1 m 3 de gaz naturel, 7 à 7,5 Gcal sont libérés, puis lors de la combustion de biogaz - 6 à 6,5 Gcal.

Ce gaz est adapté au chauffage (nous avons également informations générales sur le chauffage) et pour une utilisation dans les poêles domestiques. Le coût du biogaz est faible, et dans certains cas pratiquement égal à zéro, si tout est fabriqué à partir de matériaux de récupération et que vous élevez, par exemple, une vache.

Les déchets issus de la production de gaz sont du lombricompost - un engrais organique dans lequel, pendant le processus de pourriture sans accès à l'oxygène, tout pourrit, depuis les graines de mauvaises herbes, ne laissant que microéléments utiles nécessaire aux plantes.

Il existe même des méthodes pour créer des gisements de gaz artificiel à l'étranger. Cela ressemble à ceci. Car une grande partie des déchets ménagers jetés sont constitués de matières organiques, qui peuvent pourrir et produire du biogaz. Pour que le gaz commence à se libérer, il est nécessaire de priver la matière organique d'interaction avec l'air. Par conséquent, les déchets sont enroulés en couches et la couche supérieure est constituée d'un matériau imperméable aux gaz, tel que de l'argile. Ensuite, ils forent des puits et extraient du gaz comme s’ils provenaient de gisements naturels. Et plusieurs problèmes sont résolus en même temps, comme l'élimination des déchets et la production d'énergie.

Dans quelles conditions est produit le biogaz ?

Conditions d’obtention et valeur énergétique du biogaz

Afin de monter une installation de petite taille, il faut savoir à partir de quelles matières premières et par quelle technologie le biogaz peut être obtenu.

Le gaz est obtenu lors de la décomposition (fermentation) de substances organiques sans accès à l'air (processus anaérobie) : excréments d'animaux domestiques, paille, fanes, feuilles mortes et autres déchets organiques générés dans les ménages individuels. Il s’ensuit que le biogaz peut être obtenu à partir de tout déchet ménager susceptible de se décomposer et de fermenter à l’état liquide ou humide.

Le processus de décomposition (fermentation) se déroule en deux phases :

1. Décomposition de la biomasse (hydrotation) ;
2. Gazéification (libération de biogaz).

Ces processus se déroulent dans un fermenteur (usine de biogaz anaérobie).

Les boues obtenues après décomposition dans les installations de biogaz augmentent la fertilité des sols et la productivité augmente de 10 à 50 %. Ainsi, l'engrais le plus précieux est obtenu.

Le biogaz est constitué d'un mélange de gaz :

• méthane-55-75% ;
• dioxyde de carbone - 23-33%;
• sulfure d'hydrogène-7%.

La fermentation méthanique est un processus complexe de fermentation de substances organiques - un processus bactérien. La condition principale pour que ce processus se produise est la présence de chaleur.

Lors de la décomposition de la biomasse, de la chaleur est générée, suffisante pour que le processus se déroule ; afin de retenir cette chaleur, le fermenteur doit être isolé thermiquement. Lorsque la température dans le fermenteur diminue, l'intensité du dégagement gazeux diminue, puisque processus microbiologiques dans la matière organique ralentit. C’est pourquoi une isolation thermique fiable d’une installation de biogaz (biofermenteur) est l’une des exigences les plus importantes. conditions importantes son fonctionnement normal. Lors du chargement du fumier dans le fermenteur, il doit être mélangé avec de l'eau chaude à une température de 35 à 40 ° C. Cela contribuera à assurer le mode de fonctionnement nécessaire.

Lors du rechargement, les pertes de chaleur doivent être minimisées.

Pour un meilleur chauffage du fermenteur, vous pouvez utiliser « l’effet de serre ». Pour ce faire, un en bois ou léger est installé au dessus du dôme. carcasse en métal et recouvert d'un film plastique. Les meilleurs résultats sont obtenus à une température de la matière première fermentée à 30-32°C et une humidité de 90-95%. Dans les régions de la zone moyenne et nord, une partie du gaz produit doit être dépensée pendant les périodes froides de l'année pour un chauffage supplémentaire de la masse fermentée, ce qui complique la conception des installations de biogaz.

Les installations sont faciles à construire dans des exploitations individuelles sous la forme de fermenteurs spéciaux pour la fermentation de la biomasse. La principale matière première organique à charger dans le fermenteur est le fumier.

Lors du premier chargement de fumier de bovin, le processus de fermentation doit durer au moins 20 jours et pour le fumier de porc, au moins 30 jours. Vous pouvez obtenir plus de gaz lors du chargement d'un mélange de divers composants par rapport au chargement, par exemple, de fumier de bétail.

Par exemple, un mélange de fumier de bétail et de fumier de volaille, une fois transformé, produit jusqu'à 70 % de méthane sous forme de biogaz.

Une fois le processus de fermentation stabilisé, vous devez charger chaque jour des matières premières avec pas plus de 10 % de la quantité de masse traitée dans le fermenteur.

Lors de la fermentation, en plus de la production de gaz, les substances organiques sont désinfectées. Les déchets organiques éliminent la microflore pathogène et désodorisent les odeurs désagréables.

Les boues obtenues doivent être périodiquement déchargées du fermenteur, elles sont utilisées comme engrais.

Lorsque l'installation de biogaz est remplie pour la première fois, le gaz extrait ne brûle pas, car le premier gaz produit contient une grande quantité de dioxyde de carbone, environ 60 %. Par conséquent, il doit être rejeté dans l’atmosphère et après 1 à 3 jours, le fonctionnement de l’usine de biogaz se stabilisera.

Tableau n°1 - la quantité de gaz obtenue par jour lors de la fermentation des excréments d'un animal

En termes de quantité d'énergie dégagée, 1 m 3 de biogaz équivaut à :

• 1,5 kg de charbon ;
• 0,6 kg de kérosène ;
• 2 kW/h d'électricité ;
• 3,5 kg de bois de chauffage ;
• 12 kg de briquettes de fumier.

Conception d'installations de biogaz de petite taille

Figure 1 - Schéma de l'installation de biogaz la plus simple avec un dôme pyramidal : 1 - fosse à fumier ; 2 - rainure - joint hydraulique ; 3 — cloche pour collecter le gaz ; 4, 5 - tuyau de sortie de gaz ; 6 - manomètre.

Selon les dimensions indiquées sur la figure 1, sont équipés la fosse 1 et le dôme 3. La fosse est revêtue de dalles en béton armé de 10 cm d'épaisseur, qui sont enduites de mortier de ciment et enduites de résine pour plus d'étanchéité. Une cloche de 3 m de haut est soudée en fer à toiture, dans la partie supérieure de laquelle va s'accumuler le biogaz. Pour la protéger de la corrosion, la cloche est périodiquement peinte avec deux couches de peinture à l'huile. Il est encore préférable de recouvrir d'abord l'intérieur de la cloche de minium rouge. Dans la partie supérieure de la cloche, un tuyau 4 est installé pour évacuer le biogaz et un manomètre 5 est installé pour mesurer sa pression. Le tuyau de sortie de gaz 6 peut être constitué d'un tuyau en caoutchouc, d'un tuyau en plastique ou en métal.

Autour de la fosse du fermenteur, une rainure en béton est installée - un joint hydraulique 2. rempli d'eau, dans laquelle la face inférieure de la cloche est immergée à 0,5 m.

Figure 2 - Dispositif d'évacuation des condensats : 1 - canalisation d'évacuation des gaz ; 2 - Tuyau en forme de U pour les condensats ; 3 - condensat.

Le gaz peut être fourni, par exemple, à une cuisinière par des tubes en métal, en plastique ou en caoutchouc. Pour éviter que les tubes ne gèlent à cause du gel de l'eau de condensation en hiver, utilisez un dispositif simple représenté sur la figure 2 : un tube 2 en forme de U est raccordé à la canalisation 1 au point le plus bas. La hauteur de sa partie libre doit être supérieure à la pression du biogaz (en mm de colonne d'eau). Le condensat 3 est évacué par l'extrémité libre du tube et il n'y aura aucune fuite de gaz.

Figure 3 - Schéma de l'installation de biogaz la plus simple à dôme conique : 1 - fosse à fumier ; 2 — dôme (cloche); 3 — partie élargie du tuyau ; 4 - tuyau de sortie de gaz ; 5 - rainure - joint hydraulique.

Dans l'installation représentée à la figure 3, la fosse 1 d'un diamètre de 4 mm et d'une profondeur de 2 m est recouverte à l'intérieur de tôles de toiture dont les tôles sont étroitement soudées. La surface intérieure du réservoir soudé est recouverte de résine pour une protection anticorrosion. À l'extérieur du bord supérieur du réservoir en béton, une rainure circulaire de 5 à 1 m de profondeur est installée, qui est remplie d'eau. La partie verticale du dôme 2, recouvrant le réservoir, y est librement installée. Ainsi, la rainure dans laquelle on verse de l'eau sert de joint hydraulique. Le biogaz est collecté dans la partie supérieure du dôme, d'où il est acheminé par le tuyau de sortie 3 puis par la canalisation 4 (ou tuyau) jusqu'au lieu d'utilisation.

Environ 12 mètres cubes de masse organique (de préférence du fumier frais) sont chargés dans le réservoir rond 1, qui est rempli de la fraction liquide du fumier (urine) sans ajout d'eau. Une semaine après le remplissage, le fermenteur commence à fonctionner. Dans cette installation, la capacité du fermenteur est de 12 mètres cubes, ce qui permet de le construire pour 2-3 familles dont les maisons sont situées à proximité. Une telle installation peut être construite sur une ferme si la famille élève par exemple des taureaux ou possède plusieurs vaches.

Figure 4 - Schémas de variantes des installations les plus simples : 1 - approvisionnement en déchets organiques ; 2 - conteneur pour déchets organiques ; 3 - zone de collecte des gaz sous le dôme ; 4 - tuyau de sortie de gaz ; 5 - drainage des boues ; 6 — manomètre ; 7 — dôme en film de polyéthylène ; 8 - joint hydraulique et ; 9 — marchandise ; 10—sac monobloc en polyéthylène collé.

Les schémas de conception et technologiques des installations de petite taille les plus simples sont présentés à la figure 4. Les flèches indiquent les mouvements technologiques de la masse organique initiale, du gaz et des boues. Structurellement, le dôme peut être rigide ou constitué d'un film de polyéthylène. Un dôme rigide peut être réalisé avec une partie cylindrique longue pour une immersion profonde dans la masse traitée, flottante, Figure 4, d, ou inséré dans un joint hydraulique, Figure 4, e. Un dôme en film peut être inséré dans un joint hydraulique, Figure 4, e, ou réalisé sous la forme d'un grand sac collé sans couture, Figure 4 , et. Dans cette dernière version, un poids 9 est placé sur le sac en film pour que le sac ne gonfle pas trop, et également pour créer une pression suffisante sous le film.

Le gaz, qui est collecté sous le dôme ou le film, est acheminé par un gazoduc jusqu'au lieu d'utilisation. Pour éviter une explosion de gaz, une vanne réglée à une certaine pression peut être installée sur le tuyau de sortie. Cependant, le risque d'explosion de gaz est peu probable, car avec une augmentation significative de la pression du gaz sous le dôme, celui-ci se soulèvera dans le joint hydraulique jusqu'à une hauteur critique et basculera, libérant le gaz.

La production de biogaz peut être réduite du fait qu'une croûte se forme à la surface de la matière première organique dans le fermenteur pendant la fermentation. Pour s'assurer qu'il ne gêne pas la fuite des gaz, il est brisé en mélangeant la masse dans le fermenteur. Vous ne pouvez pas mélanger à la main, mais en attachant une fourchette en métal au dôme par le bas. Le dôme du joint hydraulique s'élève jusqu'à une certaine hauteur lorsque le gaz s'accumule et s'abaisse au fur et à mesure de son utilisation.

Grâce au mouvement systématique du dôme de haut en bas, les fourches reliées au dôme vont détruire la croûte.

Une humidité élevée et la présence de sulfure d'hydrogène (jusqu'à 0,5 %) contribuent à une corrosion accrue des pièces métalliques des installations de biogaz. Par conséquent, l'état de tous les éléments métalliques du fermenteur est régulièrement surveillé et les zones endommagées sont soigneusement protégées, de préférence avec du plomb en une ou deux couches, puis peintes en deux couches avec n'importe quelle peinture à l'huile.

Figure 5. Schéma d'une installation de biogaz chauffée : 1 - fermenteur ; 2 — bouclier en bois; 3 - goulot de remplissage ; 4 — réservoir de méthane ; 5 - agitateur; 6 — tuyau de dérivation pour la sélection du biogaz ; 7 - couche d'isolation thermique ; 8 - grille; 9 - vanne de vidange pour la masse traitée ; 10 — canal pour l'alimentation en air ; 11 - souffleur.

Installation de biogaz avec chauffage de la masse fermentée par la chaleur , libéré lors de la décomposition du fumier dans un fermenteur aérobie, est représenté sur la figure 5. Il comprend une cuve de digestion - un récipient métallique cylindrique avec un goulot de remplissage 3. une vanne de vidange 9. un agitateur mécanique 5 et une buse 6 pour la sélection du biogaz.

Le fermenteur 1 peut être réalisé en rectangulaire et en 3 matériaux en bois. Pour le déchargement du fumier transformé, les parois du jus sont amovibles. Le sol du fermenteur est en treillis, l'air est soufflé à travers le canal technologique 10 à partir d'un ventilateur 11. Le dessus du fermenteur est recouvert de tôles de bois 2. Pour réduire les pertes de chaleur, les parois et le fond sont constitués d'une couche d'isolation thermique 7.

L'installation fonctionne comme ceci. Du lisier pré-préparé avec une teneur en humidité de 88 à 92 % est versé dans le réservoir de méthane 4 par la tête 3, le niveau de liquide est déterminé par la partie inférieure du goulot de remplissage. Le fermenteur aérobie 1 est rempli par la partie supérieure de l'ouverture avec du fumier de litière ou un mélange de fumier avec une charge organique sèche en vrac (paille, sciure) avec une teneur en humidité de 65 à 69 %. Lorsque l'air est fourni par le canal technologique dans le fermenteur, il commence à se décomposer masse organique et la chaleur est libérée. Il suffit de chauffer le contenu du réservoir de méthane. Du biogaz est ainsi libéré. Il s’accumule dans la partie supérieure du réservoir du digesteur. Grâce au tuyau 6, il est utilisé pour les besoins domestiques. Pendant le processus de fermentation, le fumier présent dans le digesteur est mélangé avec un mélangeur 5.

Une telle installation sera rentabilisée en un an seulement grâce à l'élimination des déchets dans les ménages personnels. Les valeurs approximatives de la consommation de biogaz sont données dans le tableau 2.

Tableau n°2 – valeurs approximatives de consommation de biogaz

Remarque : l'installation peut fonctionner dans n'importe quelle zone climatique.

Figure 6 - Schéma de l'installation de biogaz individuelle IBGU-1 : 1 - goulotte de remplissage ; 2 - agitateur ; 3 - tuyau pour l'échantillonnage des gaz ; 4 - couche d'isolation thermique ; 5 — tuyau avec robinet pour décharger la masse traitée ; 6 - thermomètre.

Installation de biogaz individuelle (IBGU-1) pour une famille de 2 à 6 vaches ou 20 à 60 porcs, ou 100 à 300 volailles (Figure 6). L'installation peut traiter chaque jour de 100 à 300 kg de fumier et produit 100 à 300 kg d'engrais organiques respectueux de l'environnement et 3 à 12 m 3 de biogaz.

Dans le monde.

"Habituellement, lorsque les gens voient un tas de fumier, ils ne voient qu’un tas de fumier. "Nous y voyons une opportunité pour les agriculteurs, pour les services publics, pour toute la Californie", a déclaré David Elbers, copropriétaire de la ferme Vintage Dairy de 5 000 vaches près de Fresno, qui appelle son nouveau développement le projet Vintage Dairy Biogas.

En se décomposant, le fumier de vache libère du méthane, un gaz à effet de serre plus nocif que le dioxyde de carbone. Les scientifiques affirment que le contrôle des émissions de méthane provenant des vaches et autres animaux d’élevage jouera un rôle majeur dans la prévention du changement climatique.

Le méthane peut être capté et utilisé pour produire du gaz renouvelable, qui peut être utilisé à la place du charbon pour produire de l'électricité : les excréments d'une vache peuvent produire 100 watts d'énergie.

Bien que d'autres fermes californiennes extraient déjà du gaz naturel à partir du fumier de vache, c'est la première fois que le gaz produit de cette manière est transporté par un pipeline jusqu'au service public PGE.

Le pipeline permettra à PGE de fournir quotidiennement de l'électricité à 1 200 foyers dans une zone rurale de Californie. " - .

Aujourd'hui, 44 % du nombre mondial d'usines de digestion anaérobie est concentré en Europe, en Amérique du Nord- 14%. Les installations industrielles de biogaz en activité dans les pays de l'UE peuvent être divisées en plusieurs groupes en fonction de l'origine des déchets utilisés. Les trois principaux sont : le groupe agroalimentaire (67,5%), le groupe industrie non alimentaire (15%) et le groupe non industriel (9,6%).

Au Danemark, en octobre 1999, il existait 20 installations de biogaz centralisées, mises en service entre 1984 et 1998.

Le concept d'usines de biogaz centralisées (usines) prévoit le transport de la biomasse provenant de plusieurs fournisseurs - les fermes environnantes, ainsi que partiellement des entreprises municipales et industrielles. Une telle installation permet le stockage centralisé du fumier et des boues digérées. Les boues digérées sont collectées par les agriculteurs au printemps et à l’automne pour être utilisées comme engrais. Sur les 20 usines, seules 4 fonctionnent à perte : deux sont dues à une conception infructueuse, qui ne leur permet pas de fonctionner de manière durable et entraîne des coûts d'exploitation élevés, les autres sont dues à des remboursements importants sur des emprunts contractés pour la reconstruction. Il convient de noter que le gouvernement danois approuve et soutient financièrement la construction de telles centrales (les subventions gouvernementales s'élèvent en moyenne à environ 20 % du budget de construction). En plus des installations de biogaz centralisées, le concept de construction d'installations agricoles à petite échelle avec un volume de digesteur de 150 à 200 m3 s'est développé depuis 1994.

En 1997, le Danemark comptait 20 installations agricoles produisant à la fois de la chaleur et de l'électricité.

En Italie, depuis la fin des années 80, une nouvelle génération d'installations de biogaz a commencé à être introduite, destinée au traitement des déchets des élevages porcins. Depuis 1998, 5 installations centralisées de biogaz et environ 50 installations agricoles ont été construites. Afin de réduire les coûts d'investissement, les réservoirs en béton existants sont utilisés comme corps de digesteurs, recouverts d'un dôme en plastique. En règle générale, le volume d'un tel digesteur est d'environ 600 m3 ; le biogaz obtenu est utilisé dans des centrales de cogénération pour produire environ 50 kW/h d'électricité et 120 kW/h de chaleur. En Italie, il n'existe actuellement aucun programme gouvernemental pour le développement d'installations de biogaz, mais la compagnie d'électricité italienne est obligée d'acheter l'électricité produite à partir du biogaz à un prix 80 % plus élevé que le prix facturé aux consommateurs.

En Allemagne, il existe environ 400 installations de biogaz agricole avec un volume de digesteur de 600 à 800 m3. De 1995 à 1998, 8 installations centralisées de biogaz ont été construites. Au début de 1998, la capacité totale de tous les digesteurs en activité était de 190 000 m3. Selon les experts, il faudrait construire en Allemagne au moins 220 000 installations de biogaz, dont 86 % devraient traiter le fumier. Si ces plans sont mis en œuvre, la part du biogaz pourrait atteindre 11 % de la consommation totale de gaz en Allemagne.

En Autriche, jusqu'en 1997, il y avait 46 installations de biogaz essentiellement agricoles en activité. En 1997, 10 installations de type agricole et 5 grandes installations ont été mises en service. Il est prévu d'augmenter le nombre d'installations de biogaz à 150.

En Autriche, il n'existe pas de programme national pour soutenir la construction d'usines de biogaz, mais leur construction est soutenue par les ministères de l'Agriculture et de l'Environnement. Le soutien financier est fourni par les organisations agricoles fédérales et les banques.

En raison de la crise énergétique qui frappe la Californie depuis l'automne 2000, les agriculteurs locaux ont commencé à produire de l'électricité à partir du fumier.

Il convient de noter que dans les pays de la CEE, des fonds importants sont alloués chaque année pour résoudre les problèmes de bioénergie, jusqu'à 40 % du montant total étant consacrés à la recherche scientifique et 30 % à la démonstration des développements.

Les technologies du biogaz ont été largement développées en Chine et sont activement mises en œuvre dans un certain nombre de pays d'Europe, d'Amérique, d'Asie et d'Afrique. DANS Europe de l'Ouest Par exemple, en Roumanie et en Italie, il y a plus de 10 ans, ils ont commencé à utiliser massivement des installations de biogaz de petite taille avec un volume de matières premières traitées de 6 à 12 mètres cubes.

En Inde, au Vietnam, au Népal et dans d’autres pays, de petites installations de biogaz (unifamiliales) sont en cours de construction. Le gaz qui y est produit est utilisé pour la cuisson.

Le plus grand nombre de petites installations de biogaz se trouvent en Chine – plus de 10 millions (à la fin des années 1990). Ils produisent environ 7 milliards de m3 de biogaz par an, qui alimentent environ 60 millions d'agriculteurs. Fin 2010, il y avait déjà environ 40 millions d'installations de biogaz en activité en Chine. L'industrie chinoise du biogaz emploie 60 000 personnes.

En Inde, 3,8 millions de petites installations de biogaz ont été installées entre 1981 et 2006.

Le Népal dispose d'un programme de soutien au développement de l'énergie biogaz, grâce auquel zones rurales Fin 2009, 200 000 petites installations de biogaz avaient été créées.

En Russie.

Chaque année, l’élevage et l’aviculture russes génèrent environ 150 millions de tonnes de déchets organiques. Jusqu'à récemment, ces chiffres caractérisaient exclusivement la gravité des problèmes environnementaux. Selon les services environnementaux, des millions de tonnes de déchets toxiques pourraient se déverser dans les plans d'eau alimentant la seule capitale.

En conséquence, pour rendre l’eau de Moscou potable, une intervention chimique coûteuse et non inoffensive est nécessaire.
Il est peu probable que la situation dans d’autres grandes et moyennes villes russes soit bien meilleure.

Au début des années 90, on calculait que l'utilisation des technologies de biogaz pour traiter la matière organique pouvait non seulement éliminer complètement son risque environnemental, mais aussi produire chaque année 95 millions de tonnes supplémentaires de carburant standard (environ 60 milliards de m3 de méthane ou, en combustion de biogaz, - 190 milliards de kWh d'électricité), ainsi que plus de 140 millions de tonnes d'engrais à haute efficacité, ce qui réduirait considérablement la production extrêmement énergivore d'engrais minéraux (environ 30 % de toute l'électricité consommée par l'agriculture). ( )

Le deuxième produit de la bio-plante est remarquable (au moins économiquement) : les engrais organiques liquides. Le régime technologique est choisi de manière à ce qu'ils soient totalement respectueux de l'environnement - sans la moindre trace de nitrites et nitrates, de microflore pathogène et même de graines de mauvaises herbes (par rapport au fumier conventionnel).

Et l'efficacité de ces engrais (1 tonne équivaut à 60 tonnes de fumier, sans compter les avantages indiqués), démontrée par des tests sur trois ans au maximum différentes cultures(tomates, concombres, fraises, carottes, groseilles, groseilles, etc.), au début c'était difficile à croire. Par rapport aux systèmes conventionnels, ils augmentent la productivité d'au moins 2 à 4 fois.

Une explication scientifique à cela n’a été donnée que l’année dernière. Dans l'un des rapports du Symposium international de Saint-Pétersbourg, l'idée a été exprimée que dans le réacteur de l'installation, dans certaines conditions, les soi-disant auxines - substances qui favorisent le développement et la croissance accélérés des plantes - peuvent être synthétisées. Selon les scientifiques, des recherches plus approfondies sur ce mécanisme ouvriront la voie à la production préprogrammée d'engrais ultra-efficaces. Mais un autre fait agréable reste inexpliqué : dans le biogaz, on ne sait pas où (heureusement !) disparaît le sulfure d'hydrogène - un compagnon indispensable à la décomposition de la matière organique et le plus puissant accélérateur de corrosion des structures métalliques.

Les bio-installations, qui font simultanément office d'usines d'engrais, en produisent jusqu'à 70 tonnes par an, et une tonne suffit amplement pour cultiver un hectare entier de terre. Les usines de Toula et de la région de Kemerovo ont déjà produit les 65 premières unités de ce type. Ainsi, dans ces régions, ainsi que dans l'Altaï et la région de Moscou, un marché des engrais commence à se former. L'expérience montre que l'équipement est entièrement amorti en six mois.

Selon une étude de marché, la nécessité d'installations de biogaz de ce type, capables de fonctionner dans n'importe quelle conditions climatiques, rien qu'en Russie, au cours des 5 prochaines années, il y aura environ 50 000 unités.

En fait, tous les déchets organiques anthropiques et artificiels conviennent.

Vitamines-minéraux

En plus du processus de conversion d'énergie, le processus de bioconversion nous permet de résoudre deux autres problèmes. Premièrement, le fumier fermenté augmente les rendements agricoles de 10 à 20 % par rapport au fumier conventionnel.

Cela s'explique par le fait que lors du traitement anaérobie, une minéralisation et une fixation de l'azote se produisent. Avec les méthodes traditionnelles de préparation d'engrais organiques (compostage), les pertes d'azote s'élèvent à 30 à 40 %. Le traitement anaérobie du fumier quadruple - par rapport au fumier non fermenté - augmente la teneur en azote ammoniacal (20 à 40 % de l'azote passe sous forme d'ammonium). La teneur en phosphore assimilable double et représente 50 % du phosphore total.

De plus, pendant la fermentation, les graines de mauvaises herbes, toujours contenues dans le fumier, meurent complètement, les associations microbiennes et les œufs d'helminthes sont détruits et l'odeur désagréable est neutralisée, c'est-à-dire l'effet environnemental pertinent aujourd'hui est obtenu. -" Vestnik KRSU "

Le résultat est des engrais biologiquement actifs.

Écologie

La production de biogaz contribue à prévenir les émissions de méthane dans l’atmosphère. Le méthane a un effet de serre 21 fois supérieur à celui du CO2 et reste dans l’atmosphère pendant 12 ans. Capter le méthane est le meilleur moyen à court terme de prévenir le réchauffement climatique.

Le fumier transformé, la vinasse et d’autres déchets sont utilisés comme engrais dans l’agriculture. Cela réduit l'utilisation d'engrais chimiques et réduit la charge sur les eaux souterraines.

La structure et la qualité des sols s'améliorent et les bactéries cultivées, possédant des propriétés antiseptiques et bactéricides, protègent les cultures des dommages causés par les virus, champignons et autres maladies.

Transports automobiles

Volvo et Scania produisent des bus équipés de moteurs au biogaz. De tels bus sont activement utilisés dans les villes de Suisse : Berne, Bâle, Genève, Lucerne et Lausanne. Selon les prévisions de l'Association suisse de l'industrie gazière, d'ici 2010, 10% des véhicules suisses fonctionneront au biogaz.

Début 2009, la municipalité d'Oslo a fait passer 80 bus urbains au biogaz. Le coût du biogaz est de 0,4 à 0,5 € par litre d'équivalent essence. Une fois les tests réussis, 400 bus seront convertis au biogaz.

Potentiel

La Russie accumule chaque année jusqu'à 300 millions de tonnes de déchets organiques équivalents secs : 250 millions de tonnes dans la production agricole, 50 millions de tonnes sous forme de déchets ménagers. Ces déchets peuvent être utilisés comme matières premières pour la production de biogaz. Le volume potentiel de biogaz produit annuellement pourrait être de 90 milliards de m3.

Il y a environ 8,5 millions de vaches élevées aux États-Unis. Le biogaz produit à partir de leur fumier suffira à alimenter 1 million de voitures.

Le potentiel de l'industrie allemande du biogaz est estimé à 100 milliards de kWh d'énergie d'ici 2030, ce qui représentera environ 10 % de la consommation énergétique du pays.

Le rendement du biogaz dépend de la teneur en matière sèche et du type de matière première utilisée. À partir d'une tonne de fumier de bétail, on obtient 50 à 65 m3 de biogaz avec une teneur en méthane de 60 %, 150 à 500 m3 de biogaz provenant de divers types installations avec une teneur en méthane allant jusqu'à 70 %. La quantité maximale de biogaz - 1 300 m3 avec une teneur en méthane allant jusqu'à 87 % - peut être obtenue à partir de graisse.

Il existe des productions de gaz théoriques (physiquement possibles) et techniquement réalisables. Dans les années 1950-1970, le rendement en gaz techniquement possible ne représentait que 20 à 30 % du rendement théorique. Aujourd'hui, l'utilisation d'enzymes, de boosters de dégradation artificielle des matières premières (par exemple, cavitateurs à ultrasons ou liquides) et d'autres dispositifs permettent d'augmenter le rendement en biogaz dans les installations les plus courantes de 60 % à 95 %.

Dans les calculs de biogaz, la notion de matière sèche (DM ou anglais TS) ou de résidu sec (CO) est utilisée. L'eau contenue dans la biomasse ne produit pas de gaz.

En pratique, à partir de 1 kg de matière sèche, on obtient 300 à 500 litres de biogaz.

Pour calculer le rendement en biogaz d'une matière première spécifique, il est nécessaire d'effectuer des tests en laboratoire ou de consulter des données de référence et de déterminer la teneur en graisses, protéines et glucides. Lors de la détermination de ces dernières, il est important de connaître le pourcentage de substances rapidement dégradables (fructose, sucre, saccharose, amidon) et difficiles à décomposer (par exemple, cellulose, hémicellulose, lignine).

La hausse des prix de l’énergie nous amène à réfléchir à la possibilité de nous en procurer nous-mêmes. Une option est une usine de biogaz. Avec son aide, le biogaz est obtenu à partir de fumier, d'excréments et de résidus végétaux qui, après purification, peuvent être utilisés pour les appareils à gaz (cuisinières, chaudières), pompés dans des bouteilles et utilisés comme carburant pour les voitures ou les générateurs électriques. De manière générale, la transformation du fumier en biogaz peut répondre à tous les besoins énergétiques d’une maison ou d’une ferme.

La construction d'une usine de biogaz est un moyen de fournir de manière indépendante des ressources énergétiques

Principes généraux

Le biogaz est un produit issu de la décomposition de substances organiques. Pendant le processus de pourriture/fermentation, des gaz sont libérés, collectés et vous pouvez répondre aux besoins de votre propre ménage. L’équipement dans lequel ce processus se produit est appelé « usine de biogaz ».

Le processus de formation de biogaz se produit en raison de l'activité vitale diverses sortes bactéries contenues dans les déchets eux-mêmes. Mais pour qu'ils « travaillent » activement, ils doivent créer certaines conditions : humidité et température. Pour les créer, une usine de biogaz est en cours de construction. Il s'agit d'un complexe de dispositifs dont la base est un bioréacteur dans lequel se produit la décomposition des déchets, qui s'accompagne d'une formation de gaz.

Il existe trois modes de transformation du fumier en biogaz :

• Mode psychophile. La température dans l'installation de biogaz est comprise entre +5°C et +20°C. Dans de telles conditions, le processus de décomposition est lent, une grande quantité de gaz se forme et sa qualité est faible.
• Mésophile. L'appareil entre dans ce mode à des températures comprises entre +30°C et +40°C. Dans ce cas, les bactéries mésophiles se reproduisent activement. Dans ce cas, plus de gaz se forme, le processus de traitement prend moins de temps - de 10 à 20 jours.
• Thermophile. Ces bactéries se multiplient à des températures supérieures à +50°C. Le processus est le plus rapide (3 à 5 jours), la production de gaz est la plus importante (dans des conditions idéales, avec 1 kg de livraison, vous pouvez obtenir jusqu'à 4,5 litres de gaz). La plupart des tableaux de référence pour le rendement en gaz du traitement sont donnés spécifiquement pour ce mode, donc lors de l'utilisation d'autres modes, il vaut la peine de procéder à un ajustement plus petit.

La chose la plus difficile à mettre en œuvre dans les installations de biogaz est le mode thermophile. Cela nécessite une isolation thermique de haute qualité de l'installation de biogaz, du chauffage et un système de contrôle de la température. Mais à la sortie, nous obtenons la quantité maximale de biogaz. Une autre caractéristique du traitement thermophile est l'impossibilité de chargement supplémentaire. Les deux modes restants - psychophile et mésophile - vous permettent d'ajouter quotidiennement une nouvelle portion de matières premières préparées. Mais, en mode thermophile, le temps de traitement court permet de diviser le bioréacteur en zones dans lesquelles sera traitée leur part de matières premières termes différents téléchargements.

Schéma d'une installation de biogaz

La base d'une installation de biogaz est un bioréacteur ou un bunker. Le processus de fermentation s'y déroule et le gaz résultant s'y accumule. Il y a également une trémie de chargement et de déchargement ; le gaz généré est évacué par un tuyau inséré dans la partie supérieure. Vient ensuite le système de traitement du gaz - en le nettoyant et en augmentant la pression dans le gazoduc jusqu'à la pression de service.

Pour les modes mésophiles et thermophiles, un système de chauffage par bioréacteur est également nécessaire pour atteindre les modes requis. À cette fin, ils sont généralement utilisés chaudières à gaz fonctionnant avec du carburant produit. De là, un système de canalisations mène au bioréacteur. Il s'agit généralement de tuyaux en polymère, car ils résistent mieux à un environnement agressif.

Une installation de biogaz a également besoin d'un système pour mélanger la substance. Pendant la fermentation, une croûte dure se forme au sommet et les particules lourdes se déposent. Tout cela ensemble aggrave le processus de formation de gaz. Des mélangeurs sont nécessaires pour maintenir un état homogène de la masse traitée. Ils peuvent être mécaniques ou même manuels. Ils peuvent être démarrés par minuterie ou manuellement. Tout dépend de la manière dont l'installation de biogaz est construite. Un système automatisé est plus coûteux à installer, mais nécessite un minimum d'attention lors de son fonctionnement.

Selon le type d'emplacement, une installation de biogaz peut être :

• Hors sol.
• Semi-encastré.
• Encastré.

Les encastrés sont plus coûteux à installer - de nombreux travaux d'excavation sont nécessaires. Mais lorsqu'ils sont utilisés dans nos conditions, ils sont meilleurs - il est plus facile d'organiser l'isolation et les coûts de chauffage sont inférieurs.

Que peut-on recycler

Une usine de biogaz est essentiellement omnivore : n’importe quelle matière organique peut être traitée. Tout fumier et urine, résidus végétaux conviennent. Les détergents, les antibiotiques et les produits chimiques affectent négativement le processus. Il est conseillé d'en minimiser la consommation, car ils tuent la flore qui les transforme.

Le fumier de bétail est considéré comme idéal car il contient de grandes quantités de micro-organismes. S'il n'y a pas de vaches dans l'exploitation, lors du chargement du bioréacteur, il est conseillé d'ajouter une partie du fumier pour peupler le substrat avec la microflore requise. Les résidus végétaux sont pré-broyés et dilués avec de l'eau. Les matières végétales et les excréments sont mélangés dans un bioréacteur. Ce « remplissage » prend plus de temps à traiter, mais le résultat est mode correct, nous avons le rendement de produit le plus élevé.

Détermination de l'emplacement

Pour minimiser les coûts d'organisation du processus, il est judicieux d'installer l'installation de biogaz à proximité de la source de déchets - à proximité de bâtiments où sont gardés des volailles ou des animaux. Il est conseillé de développer la conception de manière à ce que le chargement se fasse par gravité. Depuis une grange ou une porcherie, vous pouvez poser un pipeline en pente à travers lequel le fumier s'écoulera par gravité dans le bunker. Cela simplifie grandement la tâche d'entretien du réacteur, ainsi que l'élimination du fumier.

Il est préférable de situer l'installation de biogaz de manière à ce que les déchets de l'exploitation puissent s'écouler par gravité.

En règle générale, les bâtiments abritant des animaux sont situés à une certaine distance d'un immeuble résidentiel. Le gaz généré devra donc être transféré aux consommateurs. Mais poser un seul tuyau de gaz est moins cher et plus facile que d'organiser une ligne de transport et de chargement du fumier.

Bioréacteur

Il existe des exigences assez strictes pour les cuves de traitement du fumier :

Toutes ces exigences pour la construction d'une installation de biogaz doivent être remplies, car elles garantissent la sécurité et créent des conditions normales pour la transformation du fumier en biogaz.

À partir de quels matériaux peut-il être fabriqué ?

La résistance aux environnements agressifs est la principale exigence des matériaux à partir desquels les conteneurs peuvent être fabriqués. Le substrat du bioréacteur peut être acide ou alcalin. En conséquence, le matériau à partir duquel le conteneur est fabriqué doit bien tolérer divers environnements.

Peu de matériaux répondent à ces demandes. La première chose qui me vient à l’esprit est le métal. Il est durable et peut être utilisé pour fabriquer des conteneurs de n’importe quelle forme. La bonne chose est que vous pouvez utiliser un conteneur prêt à l'emploi - un vieux réservoir. Dans ce cas, la construction d’une installation de biogaz prendra très peu de temps. L'inconvénient du métal est qu'il réagit avec des substances chimiquement actives et commence à s'effondrer. Pour neutraliser cet inconvénient, le métal est recouvert d'un revêtement protecteur.

Une excellente option est un conteneur de bioréacteur en polymère. Le plastique est chimiquement neutre, ne pourrit pas, ne rouille pas. Il suffit de choisir parmi des matériaux capables de résister au gel et au chauffage à des températures assez élevées. Les parois du réacteur doivent être épaisses, de préférence renforcées de fibres de verre. De tels conteneurs ne sont pas bon marché, mais ils durent longtemps.

Une option moins chère est une installation de biogaz avec un conteneur en briques, blocs de béton ou pierre. Pour que la maçonnerie puisse résister à des charges élevées, il est nécessaire de renforcer la maçonnerie (tous les 3 à 5 rangées, en fonction de l'épaisseur du mur et du matériau). Une fois le processus de construction des murs terminé, pour garantir l’imperméabilité à l’eau et au gaz, un traitement multicouche ultérieur des murs est nécessaire tant à l’intérieur qu’à l’extérieur. Les murs sont enduits d'une composition ciment-sable avec des additifs (additifs) qui confèrent les propriétés requises.

Dimensionnement du réacteur

Le volume du réacteur dépend de la température choisie pour transformer le fumier en biogaz. Le plus souvent, le mésophile est choisi - il est plus facile à entretenir et permet un rechargement quotidien du réacteur. La production de biogaz après avoir atteint le mode normal (environ 2 jours) est stable, sans hausses ni baisses (lorsque des conditions normales sont créées). Dans ce cas, il est judicieux de calculer le volume de l'installation de biogaz en fonction de la quantité de fumier générée quotidiennement sur l'exploitation. Tout est facilement calculé sur la base de données statistiques moyennes.

La décomposition du fumier aux températures mésophiles prend de 10 à 20 jours. En conséquence, le volume est calculé en multipliant par 10 ou 20. Lors du calcul, il est nécessaire de prendre en compte la quantité d'eau nécessaire pour amener le substrat à un état idéal - son humidité doit être de 85 à 90 %. Le volume trouvé est augmenté de 50 %, car la charge maximale ne doit pas dépasser les 2/3 du volume du réservoir - le gaz doit s'accumuler sous le plafond.

Par exemple, il y a 5 vaches, 10 cochons et 40 poules dans une ferme. En gros, 5 * 55 kg + 10 * 4,5 kg + 40 * 0,17 kg = 275 kg + 45 kg + 6,8 kg = 326,8 kg. Pour amener le fumier de poule à 85 % d’humidité, il faut ajouter un peu plus de 5 litres d’eau (soit 5 kg supplémentaires). Le poids total est de 331,8 kg. Pour un traitement en 20 jours il vous faut : 331,8 kg * 20 = 6636 kg - environ 7 mètres cubes uniquement pour le substrat. On multiplie le chiffre trouvé par 1,5 (augmentation de 50%), on obtient 10,5 mètres cubes. Ce sera la valeur calculée du volume du réacteur de l'usine de biogaz.

Les trappes de chargement et de déchargement mènent directement à la cuve du bioréacteur. Afin que le substrat soit réparti uniformément sur toute la surface, ils sont réalisés aux extrémités opposées du conteneur.

Lors de l'installation en profondeur d'une installation de biogaz, les tuyaux de chargement et de déchargement se rapprochent du corps selon un angle aigu. De plus, l'extrémité inférieure du tuyau doit être en dessous du niveau de liquide dans le réacteur. Cela empêche l'air de pénétrer dans le conteneur. De plus, des vannes rotatives ou d'arrêt sont installées sur les tuyaux, qui sont fermés en position normale. Ils s'ouvrent uniquement lors du chargement ou du déchargement.

Le fumier pouvant contenir de gros fragments (éléments de litière, tiges d’herbe, etc.), les canalisations de petit diamètre se boucheront souvent. Par conséquent, pour le chargement et le déchargement, ils doivent avoir un diamètre de 20 à 30 cm et doivent être installés avant le début des travaux d'isolation de l'usine de biogaz, mais après la mise en place du conteneur.

Le mode de fonctionnement le plus pratique d'une installation de biogaz consiste à charger et décharger régulièrement le substrat. Cette opération peut être réalisée une fois par jour ou une fois tous les deux jours. Le fumier et les autres composants sont préalablement collectés dans un réservoir de stockage, où ils sont amenés à l'état requis - broyés, si nécessaire, humidifiés et mélangés. Pour plus de commodité, ce récipient peut comporter un agitateur mécanique. Le substrat préparé est versé dans la trappe de réception. Si vous placez le récipient de réception au soleil, le substrat sera préchauffé, ce qui réduira les coûts de maintien de la température requise.

Il est conseillé de calculer la profondeur d'installation de la trémie de réception pour que les déchets y affluent par gravité. Il en va de même pour le déchargement dans le bioréacteur. Le meilleur des cas est que le substrat préparé se déplace par gravité. Et un volet le clôturera lors de la préparation.

Pour garantir l'étanchéité de l'installation de biogaz, les trappes de la trémie de réception et de la zone de déchargement doivent être munies d'un joint d'étanchéité en caoutchouc. Moins il y a d’air dans le récipient, plus le gaz sera propre à la sortie.

Collecte et évacuation du biogaz

Le biogaz est évacué du réacteur par un tuyau dont une extrémité se trouve sous le toit, l'autre étant généralement descendue dans un joint hydraulique. Il s'agit d'un récipient contenant de l'eau dans lequel le biogaz obtenu est évacué. Il y a un deuxième tuyau dans le joint hydraulique - il est situé au-dessus du niveau de liquide. Du biogaz plus propre en sort. Un robinet d'arrêt de gaz est installé à la sortie de leur bioréacteur. La meilleure option- sphérique.

Quels matériaux peuvent être utilisés pour le système de transport de gaz ? Tuyaux en métal galvanisé et conduites de gaz en PEHD ou PPR. Ils doivent assurer l'étanchéité ; les coutures et les joints sont vérifiés à l'aide de mousse de savon. L'ensemble du pipeline est assemblé à partir de tuyaux et de raccords du même diamètre. Pas de contractions ni d'expansions.

Nettoyage des impuretés

La composition approximative du biogaz obtenu est :

• méthane - jusqu'à 60 % ;
• dioxyde de carbone - 35%;
• autres substances gazeuses (dont le sulfure d'hydrogène, qui donne au gaz une odeur désagréable) - 5 %.

Pour que le biogaz soit inodore et brûle bien, il est nécessaire d'en éliminer le dioxyde de carbone, le sulfure d'hydrogène et la vapeur d'eau. Le dioxyde de carbone est éliminé dans un joint hydraulique si de la chaux éteinte est ajoutée au fond de l'installation. Un tel marque-page devra être changé périodiquement (dès que le gaz commence à brûler moins bien, il est temps de le changer).

Le séchage du gaz peut être effectué de deux manières - en réalisant des joints hydrauliques dans le gazoduc - en insérant des sections courbes dans le tuyau sous les joints hydrauliques, dans lesquels les condensats s'accumuleront. L'inconvénient de cette méthode est la nécessité de vider régulièrement le joint hydraulique - s'il y a une grande quantité d'eau collectée, cela peut bloquer le passage du gaz.

La deuxième façon consiste à installer un filtre avec du gel de silice. Le principe est le même que dans un joint hydraulique : le gaz est amené au gel de silice et séché sous le couvercle. Avec cette méthode de séchage du biogaz, le gel de silice doit être séché périodiquement. Pour ce faire, vous devez le réchauffer au micro-ondes pendant un certain temps. Il chauffe et l'humidité s'évapore. Vous pouvez le remplir et l'utiliser à nouveau.

Pour éliminer le sulfure d'hydrogène, un filtre chargé de copeaux métalliques est utilisé. Vous pouvez charger de vieilles éponges métalliques dans le conteneur. La purification s'effectue exactement de la même manière : le gaz est amené dans la partie inférieure du récipient rempli de métal. Au cours de son passage, il est débarrassé du sulfure d'hydrogène, collecté dans la partie supérieure libre du filtre, d'où il est évacué par un autre tuyau/tuyau.

Réservoir de gaz et compresseur

Le biogaz purifié entre dans un réservoir de stockage - un gazomètre. Il peut s'agir d'un sac en plastique scellé ou d'un récipient en plastique. La condition principale est l’étanchéité aux gaz ; la forme et le matériau n’ont pas d’importance. Le gazomètre stocke une réserve de biogaz. À partir de là, à l'aide d'un compresseur, du gaz sous une certaine pression (fixée par le compresseur) est fourni au consommateur - pour cuisinière à gaz ou chaudière. Ce gaz peut également être utilisé pour produire de l’électricité à l’aide d’un générateur.

Pour créer une pression stable dans le système après le compresseur, il est conseillé d'installer un récepteur - un petit dispositif pour niveler les coups de bélier.

Appareils de mixage

Pour que l'installation de biogaz fonctionne normalement, il est nécessaire de mélanger régulièrement le liquide dans le bioréacteur. Ce processus simple résout de nombreux problèmes :

• mélange une nouvelle portion de la charge avec une colonie de bactéries ;
• favorise la libération du gaz produit;
• égalise la température du liquide, en excluant les zones plus chaudes et plus froides ;
• maintient l'homogénéité du substrat, empêchant le dépôt ou le flottement de certains composants.

En règle générale, une petite usine de biogaz artisanale est équipée d'agitateurs mécaniques entraînés par la force musculaire. Dans les systèmes à grand volume, les agitateurs peuvent être entraînés par des moteurs activés par une minuterie.

La deuxième méthode consiste à remuer le liquide en y faisant passer une partie du gaz généré. Pour ce faire, après la sortie du métaréservoir, un té est installé et une partie du gaz s'écoule dans la partie inférieure du réacteur, où il sort par un tube percé de trous. Cette partie du gaz ne peut pas être considérée comme une consommation, car elle pénètre à nouveau dans le système et finit donc dans le réservoir de gaz.

La troisième méthode de mélange consiste à utiliser des pompes fécales pour pomper le substrat de la partie inférieure et le verser par le haut. L’inconvénient de cette méthode est sa dépendance à l’égard de la disponibilité de l’électricité.

Système de chauffage et isolation thermique

Sans chauffer le liquide traité, les bactéries psychophiles se multiplieront. Dans ce cas, le processus de traitement prendra 30 jours et la production de gaz sera faible. En été, s'il y a une isolation thermique et un préchauffage de la charge, il est possible d'atteindre des températures allant jusqu'à 40 degrés, lorsque le développement de bactéries mésophiles commence, mais en hiver, une telle installation est pratiquement inopérante - les processus se déroulent très lentement. . À des températures inférieures à +5°C, ils gèlent pratiquement.

Que chauffer et où le placer

Pour de meilleurs résultats, utilisez le chauffage. Le plus rationnel est le chauffage de l'eau à partir d'une chaudière. La chaudière peut fonctionner à l’électricité, au combustible solide ou liquide, et vous pouvez également la faire fonctionner avec le biogaz produit. La température maximale à laquelle l'eau doit être chauffée est de +60°C. Des tuyaux plus chauds peuvent faire adhérer des particules à la surface, réduisant ainsi l’efficacité du chauffage.

Vous pouvez également utiliser le chauffage direct - insérez des éléments chauffants, mais d'une part, il est difficile d'organiser le mélange, d'autre part, le substrat collera à la surface, réduisant le transfert de chaleur, les éléments chauffants grilleront rapidement

Une installation de biogaz peut être chauffée à l'aide de radiateurs de chauffage standards, de simples tuyaux torsadés en serpentin ou de registres soudés. Il est préférable d'utiliser des tuyaux en polymère - métal-plastique ou polypropylène. Les tuyaux ondulés en acier inoxydable conviennent également, ils sont plus faciles à installer, notamment dans les bioréacteurs cylindriques verticaux, mais la surface ondulée provoque un collage de sédiments, ce qui n'est pas très bon pour le transfert de chaleur.

Pour réduire le risque de dépôt de particules sur les éléments chauffants, ceux-ci sont situés dans la zone de l'agitateur. Seulement dans ce cas, tout doit être conçu pour que le mélangeur ne puisse pas toucher les tuyaux. Il semble souvent qu'il est préférable de placer les radiateurs au fond, mais la pratique a montré qu'en raison des sédiments au fond, un tel chauffage est inefficace. Il est donc plus rationnel de placer des radiateurs sur les parois du métaréservoir d'une usine de biogaz.

Méthodes de chauffage de l'eau

Selon la méthode de disposition des tuyaux, le chauffage peut être externe ou interne. Lorsqu'il est installé en interne, le chauffage est efficace, mais la réparation et l'entretien des appareils de chauffage sont impossibles sans arrêter et pomper le système. C’est pourquoi une attention particulière est portée au choix des matériaux et à la qualité des connexions.

Le chauffage augmente la productivité de l'installation de biogaz et réduit le temps de traitement des matières premières

Lorsque les radiateurs sont situés à l'extérieur, plus de chaleur est nécessaire (le coût de chauffage du contenu d'une installation de biogaz est beaucoup plus élevé), car une grande partie de la chaleur est dépensée pour chauffer les murs. Mais le système est toujours disponible pour réparation et le chauffage est plus uniforme, puisque l'environnement est chauffé par les murs. Un autre avantage de cette solution est que les agitateurs ne peuvent pas endommager le système de chauffage.

Comment isoler

Tout d'abord, une couche de sable de nivellement est versée au fond de la fosse, puis une couche d'isolation thermique. Il peut s'agir d'argile mélangée à de la paille et de l'argile expansée, des scories. Tous ces composants peuvent être mélangés et versés en couches séparées. Ils sont nivelés jusqu'à l'horizon et la capacité de l'installation de biogaz est installée.

Les côtés du bioréacteur peuvent être isolés avec des matériaux modernes ou avec des méthodes classiques à l'ancienne. L'une des méthodes les plus anciennes consiste à enduire d'argile et de paille. Appliquer en plusieurs couches.

Les matériaux modernes comprennent la mousse de polystyrène extrudé haute densité, les blocs de béton cellulaire basse densité, etc. Le plus avancé technologiquement dans ce cas mousse de polyuréthane (PPU), mais les services pour son application ne sont pas bon marché. Mais le résultat est une isolation thermique sans faille, qui minimise les coûts de chauffage. Il existe un autre matériau d'isolation thermique - le verre mousse. Il est très cher en dalles, mais ses copeaux ou miettes coûtent très peu cher, et en termes de caractéristiques il est presque idéal : il n'absorbe pas l'humidité, n'a pas peur du gel, tolère bien les charges statiques et a une faible conductivité thermique.