Qu'est-ce que la digestion anaérobie?
La digestion anaérobie
est un processus biologique par lequel les bactéries décomposent le matériel organique en composés plus basiques sans nécessiter de l'oxygène comme composant du processus. Ces bactéries seraient apparues sur Terre il y a environ 3 800 000 000 ans et étaient la forme de vie dominante sur la planète avant l'apparition des plantes. Comme la vie végétale est apparue il y a environ 3200 000 000 ans, la digestion anaérobie s'est poursuivie dans des environnements naturels où l'oxygène était absent tel que les marécages, les sols gorgés d'eau et dans le sol constamment couvert d'eau comme les lacs et les rivières. Les processus biologiques de la digestion anaérobie nécessitent que plusieurs types de bactéries décomposent la matière organique dans une série de quatre étapes, notamment l'hydrolyse, la fermentation, l'acétogenèse et la méthanogenèse.
En 2011, la principale utilisation de la digestion anaérobie par l'industrie humaine est de produire des gaz de méthane pour la production de carburant et d'électricité. Cela se fait dans des installations de traitement des déchets qui traitent les déchets agricoles tels quefumier ou déchets municipaux. L'industrie du brassage s'appuie également sur la digestion anaérobie pour décomposer les sous-produits biologiques de la production de bière en carburant de méthane qui devraient autrement être éliminés par les systèmes de traitement des eaux usées municipales.
Le processus de digestion anaérobie dans la nature est également déterminant dans la génération d'une forme d'énergie renouvelable connue sous le nom de gaz naturel. Bien que le gaz naturel soit un combustible fossile, il se compose d'environ 80% de méthane avec d'autres gaz apparentés tels que le propane et le butane, et est plus facilement généré par la Terre que d'autres combustibles fossiles tels que le pétrole. C'est un combustible fossile qui est souvent déposé aux côtés d'autres combustibles fossiles, comme le charbon et le pétrole.
Les réacteurs de la biomasse industrielle qui traitent les déchets de biomasse comme le fumier pour générer du carburant produisent généralement moins de gaz de méthane en pourcentage en volume que ce qui est contenu dans le gaz naturel. La sortie typique deUn volume défini de biogaz d'un digesteur est de 50% à 80% de méthane avec une quantité importante de gaz déchet sous forme de dioxyde de carbone à 20% à 50%. D'autres traces de traces sont également générées dans le processus qui ont une certaine valeur commerciale telle que l'hydrogène, l'azote et l'oxygène, et les gaz toxiques dont il doit être disposé en toute sécurité est également généré, y compris le sulfure d'hydrogène et le monoxyde de carbone.
Les processus biologiques nécessaires pour que la digestion des déchets se produise efficacement peut être complexe et s'appuyer sur des conditions strictement contrôlées. La température est une préoccupation majeure dans le processus, car les bactéries qui décomposent les déchets prospèrent mieux à différents niveaux. Certaines des bactéries sont mésophiles, prospèrent à une température modérée de 98 ° Fahrenheit (36,7 ° Celsius), et certains sont thermophiles et prospèrent à une température optimale plus élevée de 130 ° Fahrenheit (54,4 ° Celsius).
.Les conditions doivent être modifiées pour la température, le pH et d'autres facteurs comme le rapport eau et solidedu mélange de biomasse et du rapport carbone / azote car la matière organique est également dégradée chimiquement. Les deux principaux types de bactéries utilisés dans la digestion anaérobie sont les bactéries acétogènes et méthanogènes, et, bien qu'elles soient utilisées en tandem, chacune a des conditions de vie uniques dans lesquelles elles prospèrent. Les bactéries acétogènes produisent l'acétate chimique pendant la digestion anaérobie et les bactéries méthanogènes produisent du méthane.
Le matériel de biomasse est pris par quatre étapes pour une récupération efficace du méthane. Le stade d'hydrolyse utilise l'eau pour décomposer les solides ou les semi-solides en composés plus simples, puis que la fermentation ou l'acidogenèse est utilisée pour décomposer les structures de la chaîne de glucides en composés plus basiques comme l'ammoniac, l'hydrogène et les acides organiques. L'acétogenèse est ensuite utilisée comme troisième étape du processus, où les bactéries acétogènes convertissent les acides organiques en acide acétique ainsi que d'autres sous-produits comme l'hydrogène et le dioxyde de carbone. La dernière étape du méthanogèneSIS utilise des bactéries méthanogènes pour combiner ces produits finaux primaires d'acétate, d'hydrogène et de dioxyde de carbone en méthane, qui peut ensuite être utilisé pour le carburant.