Brevet FR2465400A1 — publié le 19810327

La présente invention concerne un dispositif-de fermentation de fumier ou autres matières organiques pour la production de méthane. Il est déjà connu de préparer du méthane par fermentation anaérobie de fumier ou de différentes matières organiques. Ce type d'installation permet la production dsun gaz utilisable notamment pour le chauffage ou la production d'énergie électrique. I1 s'agit là d'installations plus particulièrement destinées à des entreprises agricoles ou à des élevages afin de leur permettre de s'assurer une certaine autonomie sur le plan énergétique. Bien entendu, ce type d'installation devant etre manipulé par des personnes non spécialisées, il importe que ces installations- soient particulièrement fiables et d'un maniement aisé et utilisent, si possible, les différents appareillages pouvant exister dans ce type d'exploitation agricole. I1 est connu que de telles installations de fermentation comportent essentiellement un récipient dans-lequel s'effectue la fermentation anaérobie et à partir duquel on récupère les gaz dégagés, ces gaz étant essentiellement constitués par du méthane et du gaz carbonique. Si dans certains cas le gaz carbonique peut etre utilisé, dans la majorité des cas il constitue un élément gênant qui devra être éliminé afin de ne conserver que le méthane qui présente, seul, une valeur sur le plan énergétique. L'un des problèmes essentiels auquel on se heurte lors de la mise en oeuvre de telles installations est le problème du déchargement des matières organiques en fermentation dans les récipients, en particulier lorsque ceux-ci se présentent sous forme de cuve. En effet, si le chargement peut être fait sans difficulté par des moyens connus tels que fourche, grue à fumier, remorque basculante ou élévateur mobile, le déchargement est beaucoup plus difficile et doit dans la majorité des cas être effectué à la main avec des fourches. Comme les cycles de chargement et déchargement peuvent, dans certains cas, être assez rapprochés, il importe de mettre au point un dispositif de déchargement fiable, simple et rapide. C'est l'un des objets de la présente invention. Pour ce faire, la présente invention propose un dispositif de fermentation notamment de fumier ou autres matières organiques pour la production de méthane, du type comportant un récipient de fermentation et un moyen de récupération des gaz dégagés par la fermentation, caractérisé en ce que le récipient de fermentation est constitué d'une cuve munie d'un couvercle, ladite cuve étant, grâce à un élément d'articulation, solidaire d'une part de la périphérie extérieure de la cuve et d'autre part de la partie supérieure d'un élément support, mobile en pivotement par rapport à un axe pratiquement horizontal et sensiblement tangent à la surface latérale de la cuve de façon à pouvoir renverser la cuve par-dessus l'élément support, ledit dispositif comportant, en outre, un moyen permettant d'assurer le pivotement de la cuve. Dans un mode de mise en oeuvre préféré du dispositif selon la présente invention, le moyen permettant d'assurer le pivotement de la cuve est constitué par au moins un vérin solidaire, à l'une de ses extrémités, de la cuve et, à l'autre extrémité, d'un point fixe, ce type de vérin peut être facilement alimenté par le circuit hydraulique d'un tracteur. Dans ces conditions, la mise en oeuvre du ou des vérins de pivotement permet de faire basculer la cuve par-dessus l'élément support et donc de renverser l'ensemble des matières solides contenues dans la cuve par-dessus cet élément support ; lorsque cet élément support est constitué, par exemple, par un petit muret, ceci permet de l'autre caté de ce muret de stocker les matières fermentées pour leur utilisation ultérieure lorsque, par exemple, il s'agit de fumier. Ainsi, la manutention des matières organiques, après leur fermentation, est-elle réduite au minimum et le temps s'écoulant entre le déchargement et un nouveau chargement est-il réduit au minimum. Dans un mode de réalisation préféré, la cuve comporte à sa partie inférieure un orifice d'évacuation de liquide et le couvercle est muni d'un orifice dtinjection de liquide et d'un orifice d'évacuation de gaz, ledit couvercle étant également muni d'une grille interne destinée à éviter la remontée des matières solides dans les orifices du couvercle. Les orifices d'injection et d'évacuation des liquides sont destinés à faire circuler les jus de fermentation de façon à permettre notamment un certain apport calorique à la réaction de fermentation, lorsque cela est nécessaire, ou bien au contraire de refroidir la masse en fermentation. La grille dont est muni le couvercle a pour objet, comme cela a été dit, d'éviter la remontée des matières solides dans les orifices du couvercle, ce qui se produit lorsque les gaz dégagés dans la masse en fermentation, ne pouvant trouver leur chemin à travers les matières solides, tendent à soulever celles-ci et à les pousser à l'intérieur du couvercle. Afin de limiter les pertes caloriques, il est intéressant de prévoir que la cuve comporte une enceinte extérieure, par exemple métallique afin de résister aux chocs, et une enceinte intérieure, entre lesquelles on peut disposer une matière isolante, ladite enceinte intérieure comportant, de préférence, un joint à eau débordant à l'intérieur de la cuve et venu de matière avec ladite enceinte afin d'assurer l'étanchéité avec le couvercle. De préférence, l'enceinte intérieure de la cuve est en fibre de verre ou en plastique imputrescible, de cette façon, on élimine tout pont thermique avec l'extérieur et les dépenses énergétiques sont réduites au minimum. La cuve est de préférence munie d'une sonde de température et d'une sonde de niveau haut et de niveau bas afin d'assurer, à l'aide d'un dispositif électronique approprié agissant sur des vannes, le réglage du débit et de la température des jus afin d'assurer un remplissage correct de la cuve à une température convenant pour la fermentation Enfin, le dispositif est muni d'un circuit de récupération des gaz qui comporte, de préférence, un circuit d'épuration constitué d'une cartouche contenant un garnissage, en particulier des diatomées, sur lequel ruisselle de l'eau, les gaz de fermentation étant injectés à contre-courant, cette cartouche étant destinée à dissoudre le gaz carbonique afin de ne stocker que du méthane. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront mieux à la description des figures annexées sur lesquelles : - la figure 1 représente une cuve de fermentation utilisable dans un dispositif selon la présente invention, - la figure 2 représente un schéma de fonctionnement d'un dispositif selon la présente invention. La figure 1 représente une enceinte de fermentation comportant une cuve 1 munie de son couvercle 2. La cuve 1 est munie sur sa périphérie d'un système de bride 3 sur lequel est fixé un élément d'articulation 4 permettant d'assurer le pivotement de la cuve autour d'un axe pratiquement horizontal et sensiblement tangent à la surface latérale de la cuve, ledit système d'articulation4 étant solidaire d'autre part d'un élément de support 5 constitué par un petit muret. Le dispositif comporte, en outre, deux vérins 6, dont un seul apparaît, ces vérins sont solidaires de la bride 3 par l'interne diaire d'une articulation rotative 7, lesdits vérins étant d'autre part solidaires d'un point fixe situé sur une poutre 8 par l'intermédiaire d'une articulation libre en rotation 9. La cuve 1 étant placée en porte a faux par rapport au muret 5 dont elle est solidaire, repose à l'extrémité opposée sur un bloc 10 posé à même le sol. La cuve est munie à sa partie inférieure d'un orifice d'évacuation des jus 11. Le couvercle de son côté est muni à sa partie supérieure d'un orifice d'injection des jus 12 et d'un orifice de récupération des gaz 13. La coupe partielle permet de faire apparaître le joint à eau 14 moulé dans la masse de l'enceinte intérieure de la cuve 1 sur lequel repose la partie intérieure du couvercle 2, ledit couvercle étant muni d'une grille 15 destinée a' empêcher la remontée des matières solides dans les conduits 12 et 13. L'ensemble du dispositif est complété au sol par un système de récupération des matières liquides pouvant éventuellement déborder de la cuve, cet ensemble étant constitué par un carrelage comportant un point bas 16 duquel part un conduit 17 qui ramène les jus de l'autre coté du muret 5 dans la fosse de stockage des matières fermentées 18. Le fonctionnement du dispositif est simple en branchant les vérins 6 sur le circuit hydraulique d'un tracteur, la cuve 1 est soulevée et pivote pardessus le muret 5, l'ensemble des matières fermentées tombent dans la fosse 18, la cuve est ensuite ramenée en position de chargement par les memes vérins 6. La figure 2 représente une installation complète destinée à la production de méthane. Une telle installation comporte de préférence trois cuves 21, 22 et 23 du type décrit à la figure 1. Cette installation comporte deux types de circuits, un circuit pour la circulation des jus et un circuit pour la circulation des gaz. Le circuit de circulation des jus comporte un réservoir de liquide 24, une pompe assurant la circulation des liquides 25, un dispositif de réchauffage 26 et un ensemble de vannes 27, 28 et 29 contrôlant l'arrivée des jus et des vannes 30, 31 et 32 commandant l'évacuation des jus. La vanne 33 est destinée à mettre en circuit ou à mettre hors circuit le réchauffeur 26. Le circuit gaz comporte à la sortie de la cuve un ensemble constitué d'une vanne à commande manuelle, d'un bec à gaz et d'un compteur à gaz désignés par 34, 35 et 36. Un réservoir de préstockage de gaz 37 sert de capacité tampon entre les unités de production de gaz et le circuit d'épuration. La circlation du gaz est contrôlée par la vanne 38 qui injecte, dans un filtre à eau et à diatomées 39, le mélange gazeux d'où le méthane sort par la canalisation 40 pour être stocké dans le réservoir 41, l'eau ruisselant dans cette cartouche de filtration 39 étant épurée dans une cartouche 42 pour être ensuite remise en circuit par l'intermédiaire de la pompe 43. Les différentes vannes mentionnées sont des vannes automatiques, électrovannes à piston ou similaires. La commande de la pompe et celle des vannes est assurée par un circuit électronique dépendant de quatre sondes disposées à l'intérieur de chacune des cuves et non représentées. Il s'agit - d'une sonde de pression, - d'une sonde de température, - d'une sonde de niveau bas, - d'une sonde de niveau haut. La description du fonctionnement de cette installation sera faite uniquement au regard de la cuve 21 mais il est bien entendu que le fonctionnement des cuves 22 et 23 peut être effectué dans les mêmes conditions. il apparaît, bien entendu, évident qu'il est possible de prévoir un plus grand nombre de cuves et qu'il est possible de faire fonctionner ces cuves, soit simultanément, soit alternativement, suivant les besoins énergétiques de l'utilisateur. La première opération consiste à remplir la cuve de matières à fermenter puis à injecter le liquide ensemencé en bactéries anaérobies provenant d'une cuve précédemment vidangée qui a été stockée dans le réservoir. Cette mise en route manuelle est réalisée en fermant le contact de la sonde de niveau bas et en mettant en route la pompe 25 tout en ouvrant la vanne 271 pour chaque cuve, quand le niveau du liquide atteint la sonde de niveau haut, l'opération est arretée et l'installation est mise en fonctionnement automatique, c'est-à-dire que la pompe 25 sera mise en service dès que la sonde de niveau haut détectera une baisse du liquide dans la cuve, le liquide sera prélevé dans le réservoir 24. Le maintien de la température s'effectue dans les mêmes conditions par circulation du liquide à l'aide de la pompe 25, fermeture de la vanne 33, le liquide passant alors dans le réchauffeur 26 et étant injecté par l'intermédiaire de la vanne 27, une partie du liquide étant prélevée par la vanne 30 pour être recyclée. De même, la sonde de pression commande le re cyclage périodique du liquide quand cela est nécessaire mais, toutefois, cette opération n'est pas prioritaire sur l'opération de maintient de la température. Lorsque la production de gaz est devenue insuffisante, l'opération de fermentotion est stoppée en fermant manuellement la sonde de niveau haut de la cuve et en faisant démarrer la pompe 25 tout en ouvrant la vanne 30, en fin de vidange l'ouverture du contact niveau bas arrête l'opération et interdit le déclenche ment de toutes les opérations tant que la cuve reste vide de liquide. On peut alors procéder au déchargement des matières solides contenues dans la cuve comme cela a été décrit précédemment pour la figure 1. Pour ce qui concerne le circuit gaz, dès la mise en fermentation, la cuve est raccordée au réseau gaz, quand le gaz devient combustible au bec l'ouverture de la vanne manuelle 34 envoie le gaz dans le réseau gaz, les capteurs de volume de gaz du réservoir de préstockage 37 déclenchent l'ouverture de la vanne 38, le démarrage de la pompe 43 et la circulation de l'eau. La baisse du volume dans le réservoir provoque l'arrêt de l'opération. On dispose ainsi d'un dispositif simple et fiable pouvant être utilisé par des personnes non spécialisées et qui permet d'assurer à une exploitation agricole d'importance moyenne une autonomie énergétique presque totale. REVENDICATIONS 1) Dispositif de fermentation de fumier ou autres matières organiques pour la production de méthane du type comportant un récipient de fermentation et un moyen de récupération des gaz dégagés par la fermentation, caractérisé en ce que le récipient de fermentation est constitué d'une cuve munie d'un couvercle, ladite cuve étant, grâce à un élément d'articulation, d'une part solidaire de la périphérie extérieure de la cuve et d'autre part fixé à la partie supérieure d'un élément support, mobile en pivotement par rapport à un axe pratiquement horizontal et sensiblement tangent à la surface latérale de la cuve de façon à pouvoir renverser la cuve par-dessus l'élément support, ledit dispositif comportant, en outre, un moyen permettant d'assurer le pivotement de la cuve. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen permettant le pivotement de la cuve est constitué par au moins un vérin solidaire à l'une de ses extrémités de la cuve et à l'autre extrémité d'un point fixe. 3) Dispositif selon l'une des revendications 1 et'2, caractérisé en ce que la cuve comporte à sa partie inférieure un orifice d'évacuation de liquide, et en ce que le couvercle est muni d'un orifice d'injection de liquide et d'un orifice d'évacuation de gaz, ledit couvercle étant muni d'une grille interne destinée à éviter la remontée des matières solides dans les orifices du couvercle. 4) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la cuve comporte une enceinte extérieure et une enceinte intérieure, ladite enceinte intérieure comportant un joint à eau débordant venu de matière avec ladite enceinte afin d'assurer l'étanchéité avec le couvercle. 5) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la cuve est munie d'une sonde de température, d'une sonde de niveau haut et d'une sonde de niveau bas agissant par l'intermédiaire d'un dispositif électronique sur le réglage du débit et de la température des liquides circulant dans la cuve par les orifices de ladite cuve. 6) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'orifice d'évacuation des gaz est relié à un circuit d'épuration des gaz comportant une cartouche à garnissage avec ruissellement d'eau.