Brevet FR2469863A1 — publié le 19810529

FERMENTEUR DE FORTE CAPACITE POUR VEGETAUX La présente invention concerne des cuves de fermentation méthanique, destinées à produire du méthane à partir de fumiers, pailles ou tout autre végétal fermentescible. Elle est particulièrement adaptée au procédé DUCELLIER-ISMAN, qui consiste à faire précéder la phase méthanogène de fermentation anaérobie, d'une phase de préfermentation aérobie, dans des fermenteurs à fonctionnement discontinu, par cuvaisons successives. Les cuves actuellement utilisées ont des formes diverses (paral lèlépipèdique ou cylindrique) et sont réalisées en béton armé, en métal, ou en matière plastique rigide, telle que PVC, ou polyester armé de fibre de verre. Leur chargement en matière fermentescible s'opère soit par pompage d'effluents contenant des particules solides(ce qui limite évidemment considerablement la charge en matière fermentescible), soit par des engins de manutention tels que fourche de tracteur agricole, élévateur a bande ou a godets, vis sans fin, etc... (ce qui nécessite la présence d'un couvercle et d'une porte). Les exigences techniques imposées par la nature même de la fermentation (résistance à la corrosion, étanchéité aux liquides et aux gaz) conduisent, si la taille d'un fermenteur ne permet pas son transport d'une seule pièce, à la fabrication en usine d'ensembles parfaitement standards et assemblables sans difficultés. Le fermenteur objet de l'invention permet de réaliser en usine une cuve de dimensions importantes, très facilement assemblée sur le lieu d'exploitation. Cela permet ainsi d'allier une qualité rigoureusement contrôlée à un court plus faible au mètre cube utile. L'appareil objet de l'invention se compose d'une poche en matériau souple, aisèment repliable pour le transport, étanche à l'eau et aux gaz, montée sur le lieu d'exploitation dans un berceau assemblable, destiné à lui donner la forme voulue et à supporter les efforts hydrostatiques engendrés par la masse contenue dans la poche. Le berceau est donc transporté aisèment, en éléments séparés jusqu'au lieu de montage. I1 est assemblé par tout système de fixation, tel que frettage ou autre, de manière à réaliser le berceau destiné à recevoir la poche souple. Quel que soit le matériau de base choisi béton, acier, plastique armé, bois, etc la méthode pour les fermenteurs de forte capacité sera la même - Cuve de surface proche du cercle - Résistance à la poussée d'eau réalisée par frettage circulaire, si besoin est - Couvercle léger légèrement conique comportant un joint d'eau sur la cuve, manipulation par pont roulant - Paniers hexagonaux remplissant avec le minimum de perte la surface de la cuve - Revêtement interne étanche par tissus spéciaux, pour les cuves en béton, épandage au pistolet ou au pinceau, de résines syn thétiques ou de zinc pour les cuves métalliques. A chaque cuve est associée une machinerie, placée à l'extérieur, destinée aux transports des liquides et a la ventilation. Elle comporte - Une pompe, adaptée aux liquides pompés, permettant le remplis sage, la vidange et le recyclage de liquides chargés. - un dispositif de réchauffage automatique monté sur le circuit de recyclage permettant le maintien à température constante de la masse à l'intérieur de la cuve. - Un dispositif de ventilation (air surpressé - surpresseur-ven tilateur) assurant l'aération des matières fermentescibles pendant la phase aérobie. - Les vannes nécessaires aux diverses opérations. - Les appareils de contrôle et de régulation de température et de niveau nécessaires à la conduite des opérations de fermen tation. Enfin, la réaction méthanogne anaérobie étant très faiblement exothermique, et la température devant être maintenue aussi voisine que possible de 370C durant cette réaction, une enveloppe calorifuge entoure totalement la cuve, couvercle compris. La partie inférieure de la cuve repose sur un socle en matériau isolant capable de supporter la charge du fermenteur : polyuréthane par exemple. Nous décrivons ci-dessous une réalisation étudiée dans le détail en mentionnant les différentes variantes possibles. C'est la cuve représentée à la planche unique. Ière solution - Cuve métallique. Reposant au sol par l'intermédiaire d'une épaisseur importante d'isolant thermique 1, le fond de la cuve est en tôle d'acier soudée étanche, sur place. Sur le pourtour et décrivant un polygone à 20, 30 ou plus de côtés, des tôles verticales sont également soudées étanches. Elle présentent près de leur sommet un canal 2 servant de déflecteur au gaz. Frettées par des plats d'acier pour résister à la poussée interne des liquides, les surfaces sont choppées, peintes ou revêtues de l'enduit nécessaire pour résister à l'oxydation. La même épaisseur d'isolant thermique entoure la cuve extérieurement. Un couvercle aussi léger que possible recouvre l'ensemble. I1 est composé d'une armature en tubes d'acier galvanisés à chaud dans le style baleines de parapluie 4 recouverte d'un tissu étanche au gaz 5 puis de la même épaisseur de polystyrène expansé 6, lui-même recouvert d'un voile de protection en polyéthylène. Une virole 7 de faible hauteur constitue la partie inférieure du couvercle et plonge dans la partie déflecteur de la cuve en formant joint d'eau. Ce couvercle est manipulé par son anneau central 8 d'un pont roulant qui l'accroche en repos à une potence prévue à cet effet, après son déverrouillage de la cuve. 2ème solution - Cuve en béton armé. Le fond de la cuve est coulé sur place sur l'isolant thermique disposé horizontalement. Les côtés de la cuve sont soit coulés sur place en coffrage, soit composés d'éléments préfabriqués à extrémités en jointures circulaires mâles et femelles, pouvant comporter un joint de dilatation. Une fois en place, le polygone ainsi formé est fretté par des plats d'acier. Pour éviter tout ennui d'étanchéité ou gaz ou à l'eau, un revêtement plastique comprenant le déflecteur à gaz recouvre tout le fond et les côtés de la cuve, sans solution de continuité. Dans les 2 solutions, sont identiques - Le couvercle, - Les paniers 9, de section hexagonale avec flans en tôle mince fond et couvercle déverrouillables en métal Déployé, entière ment galvanisés a chaud, - Les déflecteurs 10 verticaux pour maintenir à l'intérieur des paniers la circulation de l'air ou des fluides. - Les cales de hauteur 11 destinées à surélever le fond des paniers du sol, afin d'assurer la circulation des fluides. Le fond des paniers repose sur ces cales par l'intermédiaire de bandes de caoutchouc donnant une étanchéité correcte pour la circulation d'air en cycle aérobie. La manutention aussi bien du couvercle que des paniers est assurée par un même pont roulant desservant une batterie de cuves. La fixation du couvercle à la cuve est assurée par une série de petits vérins hydrauliques noyés dans le polystyrène de la cuve et commandes par un groupe hydraulique séparé, commun à plusieurs fermenteurs. Les paniers sont munis à leur partie supérieure d'un système à enclenchement et déclenchement pour la prise et l'abandon par le crochet du pont roulant. Pour le déchargement du compost résultant de la réaction métha nogène, le panier est amené par pont roulant au-dessus de la zone de stockage ou du camion à charger, et le fond di panier s'ouvre en deux demi-surfaces de base, par dégagement d'un verrou unique Pour le chargement du panier,qui peut servir de stockage pendant un certain temps avant usage dans le fermenteur, le couvercle est retiré et la matière fermentescible est chargée à la fourche frontale de tracteur ou à l'élévateur classique. La machinerie est placée dans une enceinte isolée thermiquement à l'arrière du fermenteur, comme la cuve elle-même. Elle comprend les organes nécessaires à la circulation des divers fluides - une pompe de circulation 12, - un ventilateur de soufflage 13, - un système de réchauffage 14, - des vannes d'isolement 15, L'appareil objet de l'invention permet une fabrication industrielle en grande série de fermenteurs de grandes dimensions destinés à l'équipement d'exploitations agricoles de forte importance. Sa conception modulaire autorise la réalisation de cuves de différents diamètres, à partir d'éléments standards, par assemblage entre eux d'un nombre adéquat des plans préfabriqués ou par soudure, suivant qu'il s'agit de béton ou d'acier. Son faible prix de revient au mètre cube utile, son étanchéité parfaite, sa très bonne tenue à la corrosion, son transport et son montage aisés, permettront sa grande diffusion. I1 peut être employé, à l'échelle de coopératives agricoles traitant le malus, le blé, la betterave, etc De telles installations, par l'importance des quantités de méthane produit justifieraient la mise en place de stations de compression du gaz dans des bouteilles, de façon à l'utiliser comme carburant pour les moteurs a explosion (tracteurs, voitures, camionnettes, etc....) REVENDICATIONS I - Cuve de fermentation méthanique à partir de végétaux divers, caractérisée par le fait qu'elle se compose - d'un berceau rigide qui peut-être soit en béton coulé sur place, soit en panneaux de béton préfabriqués, assemblés par frettage, soit entierement métallique soudé sur place. - d'une poche souple étanche à l'eau et au gaz, fabriquée en usine, réalisée en matériau souple enduit, tel que caout chouc naturel ou artificiel, ou un plastique approprié, pour le béton. - d'un couvercle léger étanche au gaz et amovible. - de paniers de forme hexagonale contenant la matière fermentescible. - d'un ensemble de tuyauteries inférieures et supérieures des tinées, d'une part à l'évacuation du liquide, et à son arri vée d'autre part, à la ventilation des matières en stade aérobie. - d'une isolation thermique périphérique supérieure et infé rieure, en polystyrène, polyuréthane ou tout autre matière isolante, permettant l'équilibre thermique durant la phase méthanogène anaérobie. - d'une machinerie comportant une pompe, un ventilateur un réchauffeur et les vannes, tuyauteries et raccords néces saies 2 - Cuve de fermentation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les ensembles constituant le berceau sont réalisés en matériau autre que le métal ou le béton coulé, préfabriqué ou précontraint.