Brevet FR2346293A1 — publié le 19771028

La présente invention a pour objet un procédé de recyclage des détritus - ordures ménagères et autres résidus organiques par un traitement permettant la production industrielle d'un gaz artificiel, à forte teneur de méthane et d'hydrogène, dont la composition est contrôlée. La récupération et la destruction des ordures ménagères, posent différents problèmes importants. Il y a, d'une part, la nuisance et la pollution et, de l'autre, le gaspillage de matières premières qui sont détruites par les moyens actuels. Des règlements stricts existent actuellement, notamment la circulaire ministérielle du 9 mars 1973, qui vise à améliorer l'hygiène des décharges de détritus, en réduisant la pollution de la biosphère, et en éliminant la faune de ces lieux qui est généralement vectrice de maladies. Deux méthodes sont actuellement retenues. Les ordures ménagères sont épandues en couches de 2,50 m et recouvertes de terre ou sont incinérées. - La première solution provoque des infiltrations souterraines dont la composition et le cheminement ne sont pas contrôles, ce qui représente un danger pour les nappes phréatiques et les cours d'eau. - La seconde solution présente l'inconvénient de deproduire des cendres, dont le volume est de l'ordre de 30 à 40 3' des matières brûlées, qui peuvent difficilement etre réutilisées et posent donc le problème de leur destruction. Celle-ci ne peut être faite que par enfouissement dans le sol, mais à la suite de cette opération ce dernier devient impropre tant à l'agriculture qu'à la construction. Ces deux solutions ont, de plus, l'inconvénient majeur de détruire une matière première importante sans l'utiliser. Dans un autre domaine, celui du pétrole, source d'énergie la plus importante à l'heure actuelle, la France et de nombreux pays traversent une crise grave qui, étant donné l'augmentation du prix du pétrole, met en déséquilibre la balance du Commerce Extérieur des principaux pays consommateurs. Pour y pallier, la France a décidé de diriger ses recherches vers une production industrialisée d'hydrogène comme source d'bénef gie. A cet effet, elle les a orientées vers trois secteurs - production d'hydrogène par la voie thermo-chimique, - une production par la voie électrolytique, - toutes autres techniques de production d'hydrogène. D'autres pays mènent des recherches visant à développer de nouvelles sources d'énergie. C'est ainsi que l'UNION SOVIETIQUE, qui possède actuellement les plus grandes réserves de gaz naturel connues, et qui est également producteur de pétrole a décidé, malgré cela de rechercher pour les années à venir le moyen de recréer une production de gaz artificiel R partir de la seule boue de ses lacs. La lecture des publications russes recueillies â ce sujet, ne semble pas démontrer que les résultats sont positifs. De leur coté, les ETATS-UNIS, qui sont actuellement le troisième producteur mondial de gaz et qui sont aussi producteurs de pétrole, effectuent également des recherches visant a obtenir une certaine production de gaz artificiel â partir des eaux saumâtres et autres boues que rejettent les collecteurs des grandes cités. Il est à noter que dans les deux cas précités, des moyens très coûteux doivent être mis en oeuvre pour le traitement de matières premières pauvres, ce qui constitue un phénomène paradoxlL La présente invention vise å ltobtention d'une nouvelle source d'énergie tout en assurant la récupération et la destruction des ordures ménagères et autres détritus. Le but principal de l'invention est de réaliser un traitement peu coûteux à partir de matières premières sans valeur. Ce procédé consiste à recueillir et à traiter les- ordures ménagères avec des matières organiques afin d'obtenir, par fermentation, un mélange gazeux contenant notamment du méthane et de l'hydrogène. Dans une forme préférée de mise en oeuvre, ce procédé consiste à broyer finement les ordures ménagères après les avoir séparées des composés métalliques et du verre, à les mélanger-à des matières fécales, à des matières organiques et à des boues d'égouts, puis à épandre le mélange ainsi réalisé dans les cellules équipées de manière à maîtriser notamment la température et l'anaé- robiose au cours de la fermentation. Dès que l'épandage des boues dans une cellule est terminé il est procédé au remplacement de l'air ambiant par du gaz-carbonique qui crée les conditions d'anaérobiose. En effet, des recherches ant montre que les ordures ménagères constituent un bon substrat car elles contiennent les éléments nutritifs nécessaires au bon développement des bactéries. Par contre, il faut 1 enrichir en ces micro-organismes en y mélangeant des boues d'égoûts et des matières fécales qui servent d'inoculum pour 1 ensemencement. Avantageusement, au cours de la fermentation les boues sont périodiquement agitées à l'aide de gaz carbonique sous pression. Celui-ci offre, en outre, deux autres avantages :il maintient les conditions d'anaérobiose dans les cellules et sert d'aliment supplémentaire aux bactéries. Le substrat principal utilisé pour l'alimentation des microorganismes est à base de cellulose. Les ordures ménagères en contiennent. Cependant, pour obtenir une production gazeuse satisfaisante, il faut maintenir une température relativement élevée, fixée théoriquement à 30 degrés C, ce qui entraîne une consommation rapide de la matière première. il a donc été prévu d'effectuer un apport régulier de cellulose provenant du broyage des feuilles mortes, des branches de l'élagage des arbres, des papiers et cartons de récupération, etc... En outre, le brassage des boues, à l'intérieur des cellules, doit être réalisé fréquemment si l'on veut obtenir une production gazeuse maximale. Compte tenu de l'ensemble de ces impératifs, la production de volume gazeux est de l'ordre de 1 m3/jour, par tonne de boue à 30 degrés C, soit 365 m3/an. Le volume gazeux dégagé est composé sensiblement comme suit; - méthane .......... 55 % - gaz carbonique ... 40 % - hydrogène ........ 2 % - azote ............ 2 % - oxygène ,,.,,,.,,. 1 % Le premier traitement effectué sur le mélange gazeux obtenu porte sur la séparation du gaz carbonique des autres gaz. Deux solutions sont possibles - la première, de le récupérer dans des conditions financières onéreuses, - la deuxième, de l'éliminer purement et simplement et de s'en procurer auprès de l'industrie spécialisée. Avantageusement, l'installation pour la mise en oeuvre du procédé, selon l'invention, évite tout ramassage traditionnel d'ordures ménagères. Les installations qu'elle prévoit amenant les produits des imineubles d'habitations ou professionnels jusqu'aux cellules de production du mélange gazeux. Au niveau de l'habitat individuel et collectif et des immeubles professionnels, les déchets sont versés dans un videordures qui débouche dans un appareil comprenant une réserve d'eaux usées de l'immeuble considéré, avec un trop plein pour le surplus, et un broyeur qui se déclenche automatiquement sous la pression des ordures ménagères lorsque celles-ci atteignent un poids prédéterminé. La mise en marche du broyeur libère les eaux usées contenues dans le réservoir ce qui facilite ltévacuation des ordures ménagères broyées, en diminuant la- viscosité de celles-ci grâce aux détergents qu'elles contiennent. Cet appareil est relié au tout à ltégout de telle sorte que les ordures ménagères broyées, les matières fécales et autres, sont acheminées par le même raccordement au collecteur principal de l'assainissement. A l'heure actuelle, les quantités journalières de diverses matières rejetées par un individu sont les suivantes - 120 litres d'eaux usées provenant des baignoires, éviers, chasses d'eau, etc..., - 700 grammes d'ordures ménagères, - 120 grammes de matières fécales, - 80 grammes de papiers, détergents et autres. Le fait de broyer les ordures ménagères et de les rejeter dans un réseau d'assainissement ne provoque en conséquence qu'une surcharge de un litre environ sur cent vingt déversés, valeur insignifiante pouvant être acceptée sans inconvénient par le réseau actuel. Une première remarque a formuler est que la mise en oeuvre d'un tel procédé permet ltélimination des collectes d'ordures ménagères telles qu'elles se pratiquent actuellement, des décharges publiques, ainsi que des usines d'incinération. Le collecteur principal conduit à la station d'épuration les eaux usées, les divers détergents, les ordures ménagères br*eE les matières fécales, et les boues qui se sont formées dans le réseau d'assainissement. Juste avant l'arrivée à la station d'épuration, des installations appropriées, placées entre le collecteur principal et cette dernière, permettent de séparer par décantation, d'une part les ordures ménagères, les matières fécales, les boues d'égoûts et tous les autres produits tels que papiers, cotons, qui, de par leur densité, restent au fond des bacs, et, d'autre part, les eaux usées et les détergents qui, plus légers, sont dirigés par siphonnage vers la station d'épuration qui les évacue après trairement. Au niveau de la station d'épuration il est procédé â un brassage des ordures ménagères, des matières fécales et boues d'égoûts, avant leur transfert dans les cellules de traitement. Le transfert entre les bacs de décantation et les cellules de l'aire de traitement, peut se faire par deux moyens : soit, a l'aide des containers métalliques hermétiques, dans la mesure où la distance entre ces deux points est importante; soit, par un système de canalisation et de pompage si la distance est relativement courte. Après épandage des boues dans une cellule, il est possible d'injecter une boue fortement enrichie de bactéries pour activer ou redémarrer la production de cette cellule. Comme on le voit sur la figure 1, qui est une vue de dessus d'une série de cellules, et sur la figure 2, qui est une vue en coupe suivant 2-2 de la figure 1, chaque ensemble de traitement comporte un certain nombre de cellules juxtaposées et superposées. Chaque cellule 2, d'une centaine de mètres de long, d'environ trois mètres de large et deux mètres de hauteur, est limitée par des parois verticales 3, en béton armé. Le plafond et le plancher, respectivement 4 et 5 sont constitués par des plaques métalliques creuses 6. Chaque plaque 6 sert à la fois de plafond et de plancher aux cellules. Ces planchers métalliques sont constitués d'éléments dtenvi- ron trois mètres vingt sur deux mètres. Cinquante planchers mis bout à bout couvriront les cent mètres de la cellule. A l'in*érieur de chaque plancher métallique, est placée une conduite de section rectangulaire 7, formant un serpentin servant à la circulation d'un fluide pour régulariser la température. Sur la face inférieure de chaque plancher sont montés latte= ralement deux tuyaux 8 de section carrée crépinés, servant à l'alimentation des bactéries en substrats. Les tuyaux 8 sont en appui sur les parois 3 latérales, et assurent ainsi un bon positionnement du plancher lors de sa mise en place. Chaque plancher présente sur sa.face supérieure des tuyaux 9 crépinés, permettant l'amenée sous pression du gaz carbonique assurant le brassage des boues. Deux éléments adjacents sont associés de façon extrêmement simple par soudage. La production gazeuse est recueillie dans une cheminée 10, montée en bout des cellules, assurant son évacuation vers l'usine d'épuration des gaz. L'ensemble des installations, cellules et usine d'épuration est recouvert d'une couche de terre végétale, d'une épaisseur minimale de quatre mètres, de telle sorte que la superficie totale recouverte puisse être utilisée pour créer des exploitations agricoles, des zones industrielles ou autres. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas au seul mode de mise en oeuvre de ce procédé, ni à la seule installation décrite ci-dessus a titre d'exemple. Elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation. C'est ainsi notamment qu'il serait possible de collecter de façon traditionnelle les ordures ménagères avant de les mélanger, après broyage, a des matières fécales et à des boues d'égouts, dans des proportions identiques à celles de la production journalière d'un individu. De même, les tuyaux 8 dont sont équipés chaque cellule permettent, pour des besoins de sécurité, de diffuser, en cas de besoin, un bactéricide puissant. - REVENDICATIONS 1. - Procédé de recyclage des détritus - ordures ménagères et autres résidus organiques, caractérisé en ce qu'il consiste à recueillir et a traiter les ordures ménagères avec des matières organiques afin ## d'obtenir, par fermentation, un mélange gazeux contenant notamment du méthane et de l'hydrogène. 2. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à broyer finement les ordures ménagères après les avoir séparées des composés métalliques et du verre, à les mélanger à des matières fécales, à des matières organiques et à des boues d'égotts, puis à épandre le mélange ainsi réalisé dans des cellules équipéesede manière à maîtriser notamment la température et l'anaérobiose au cours de la fermentation. 3. - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'au cours de la fermentation les boues sont périodiquement agitées à l'aide de gaz carbonique sous pression, et en ce qu'il est procédé après ltépandage des boues dans la cellule, au remplacement de l'air ambiant par du gaz carbonique qui crée les conditions d'anaérobiose et qui sert de premier substrat aux microorganismes, puis au cours de la frrmentation à l'injection dans les boues d'un substrat complémentaire pour les réalimenter et en cas de besoin de l'adjonction de bactéries ou d'un agent bactéricide pour les détruire. 4. - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qutune boue fortement enrichie de bactéries provenant de cultures est inJectée pour activer ou redémarrer la production d'une cellule et en ce que le substrat, pour la réalimentation des micron organismes, et caractérisé is é en ce que le substrat, pour la réalimentation des micro-organismes, est essentiellement à base de cellulose. 5. - Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications i à 4, caractérisée en ce que la fermentation du mélange est réalisée dans des cellules dont chacune est limitée latéralement par deux murs en béton et en bas et en haut par deux planchers métalliques, formés de deux plaques, entre lesquelles sont placés des serpentins rectangulaires pour la circulation d'un fluide de régulation de température, chaque plancher métallique étant équipé sur sa base supérieure, formant plancher d'une cellule, d'au moins un tuyau crépiné permettant l'amenée d'un courant gazeux pour brasser les boues et, sur sa base inférieure, formant plafond d'une autre cellule, d'au moins un tuyau crépiné permettant la distribution de substrats. 6. - Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que le broyage des ordures ménagères est réalisé au niveau des locaux d'habitation ou industriels par un appareil qui, comportant un broyeur associé à un réservoir de récupération des eaux usées dudit local, est équipé desmoyens de commande provoquant la libération des eaux usées contenues dans le réservoir lors dela mise en marche du broyeur, l'appareil étant relié au tout-a l'égoût de telle sorte que les détritus et les matières fécales sont acheminées par le même raccordement à un collecteur principal à une station d'epuration, juste avant laquelle sont disposés des bacs de décantation permettant de séparer - les ordures ménagères, les matières fécales, les boues d'égoûts et les autres produits tels que papiers, cotons et autres qui, de par leurs densités respectives, demeurent au fond des bacs, - les eaux usées et les détergents dirigés vers la station d'épuration, - les matières du premier groupe cité étant ensuite malaxées avant d'être épandues dans les cellules.