Brevet FR2513547A1 — publié le 19830401

La présente invention concerne un procédé pour activer la décomposition d'un premier milieu de matières organiques contenant des matières fortement dégradées. Pour accélérer la décomposition des matières organiques on a jusqu'ici contrôlé la température et la teneur en humidité du milieu en dégradation et/ou du milieu l'entourant. On a également procédé a une agitation ou un malaxage de matières. L'addition d'autres matières présentant un degré de décomposition plus avancé a été également utilisée pour initier un processus de décomposition. Mais ces procédés donnent des résultats médiocres insuffisants pour envisager des applications industrielles dans lesquelles la rotation des matières doit être rapide et l'occupation des cuves de décomposition avec un même chargement de ma tières pendant des jours ou des semaines constitue un inconvénient important se traduisant par un coût élevé du produit. Ceci est notamment le cas dans la fabrication de matières combustibles enrichies à partir de déchets ligno-cellulosiques. Dans ce processus, le rendement calorifique du produit final est essentiellement fonction de la teneur en carbone, c'est-a-dire du degré de décomposition des déchets utilisés. La présente invention a pour objet de concevoir un procédé pour activer la décomposition des matières organiques et ceci dans une mesure permettant d'envisager valablement des applications industrielles du type décrit ci-dessus. Le procédé selon l'invention est essentiellement basé sur l'observation que sous l'effet d'un rayonnement lumineux émis par une source de lumière visible monochromatique, fonctionnant en régime continu, une colonie microbienne se déplace et vient se ranger en bordure de la zone spatialement éclairée. La colonie microbienne ainsi spatialement localisée puise son énergie dans le rayonnement de nature photonique qui. lui est nécessaire, par exemple a la confection des azotates. Tenant compte de cette observation, le procédé selon l'invention consiste a mettre ledit premier milieu en contact avec une quantité relativement faible d'un deuxième milieu de matières organiques faiblement dégradées, a soumettre les zones voisines des surfaces de contact entre lesdits premier et deuxième milieux a un rayonnement de lumière visible monochromatique d'une longueur d'onde prédéterminée, et a soumettre les zones de contact entre les deux milieux a un rayonnement infrarouge de grande longueur d'onde et d'une faible puissance pour activer le développement de microorganismes déplacés sous l'action dudit rayonnement de lumière a partir dudit deuxième milieu dans ledit premier milieu. Des essais pratiques avec des matières diverses et notamment avec des matieres ligno-cellulosiques et algales ont montré que l'application du procédé selon l'invention permet d'accélérer d'une manière surprenante le processus de décomposition des matières organiques traitées. Il ne s'agit pas d'une initia tion du processus de décomposition mais d'une véritable accélération évitant le stockage prolongé des matières dans des cuves de fermentation. Suivant l'invention, on utilise un premier et un second milieu contenant essentiellement les mêmes matières organiques. Suivant une variante, on utilise un premier et un second milieu contenant des matières organiques différentes. La colonie microbienne du premier milieu constitué d'une matière organique prédéterminée se déplace ici et entre en contact avec le deuxième milieu constitué d'une autre matière organique et provoque progressivement la dégradation enzymatique et bactérienne de ce premier milieu. Selon l'origine du milieu microbiologique dudit premier et/ou dudit deuxiè- me milieu, on utilise un rayonnement de lumière monochromatique d'une longueur d'onde différente. Mais suivant un mode de réalisation préféré du procédé selon l'invention, ledit rayonnement monochromatique est d'une longueur d'onde de l'ordre de 5000 a 7000 A En effet, des expériences pratiques ont permis d'obtenir des résultats particulièrement avantageux avec des rayonnements monochromatiques d'une longueur o d'onde voisine de 5600 A et ceci pour des matières organiques très différentes et notamment pour les matières algales. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Le dispositif selon l'invention comprend une première cuve de fermentation pour la préparation dudit premier milieu de matières organiques, une deuxième cuve de fermentation pour la préparation dudit deuxième milieu de matières organiques, une enceinte de conditionnement munie d'une source de rayonnement de lumière visible monochromatique et d'une source de rayonnement infrarouge de grande longueur d'onde, des moyens pour envoyer dans une première partie de ladite enceinte de conditionnement une quantité relativement importante de matières provenant de ladite première cuve de fermentation, des moyens pour envoyer dans une deuxième partie de ladite enceinte de conditionnement, une quantité prédéterminée de matières provenant de ladite deuxième cuve de fermentation et un mélangeur recevant ledit premier milieu après son traitement dans ladite enceinte de conditionnement pour produire un mélange homogène. De préférence, le dispositif selon l'invention comprend de plus une troisième cuve de fermentation dont l'entrée est reliée a la sortie dudit mélangeur pour assurer une dégradation finale dudit mélange homogène. Selon l'invention, ladite enceinte de conditionnement est constituée d'une chambre fermée traversée par deux dispositifs de transport juxtaposés s'étendant dans un même plan horizontal et qui comprennent des sections centrales voi sines inclinées vers le bas, des moyens étant prévus pour charger sur ces dispositifs de transport les matières venant de la première et de la deuxième cuve de fermentation respectivement, ladite source de rayonnement de lumière visible monochromatique et ladite source de rayonnement infrarouge étant disposées en regard desdites sections. Avantageusement, lesdites sources de rayonnement sont disposées d'un coté et de l'autre desdites zones des dispositifs de transport. Suivant un mode de réalisation préferé, ladite source de rayonnement de lumière visible monochromatique est disposée au-dessous desdites sections qui sont transparentes à la lumière émise par cette source. Enfin, le dispositif selon l'invention comprend de plus des moyens de con trôle et de régulation pour contrôler la température et la teneur en humidité dans les cuves de fermentation, la température dans l'enceinte de conditionnement, la vitesse d'avancement des dispositifs de transport et l'intensite des rayonnements émis par les sources de rayonnement. D'autres réalisations et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre et en se référant au dessin annexé montrant a titre d'exemple un mode de réalisation du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Sur ces dessins - la figure i est un schéma bloc du dispositif selon l'invention, - la figure 2 est une vue schématique montrant la structure de l'enceinte de conditionnement du dispositif représenté à la figure 1. Le dispositif représenté très schématiquement ici est en particulier destiné au traitement des matières ligno-cellulosiques telles que les deche5s agdzdes ou forestiers. Mais il permet également de traiter toute autre matière organique. Ce dispositif comprend un broyeur i dans lequel sont chargées comme indique en 2 les matières a traiter. Dans ce broyeur i, les matières sont réduites en particules de très petites dimensions pour faciliter leur dégradation. Les matières broyées sont envoyées dans une première cuve de fermentation 3. De cette cuve 3 une partie des matières est envoyée dans une deuxième cuve de fermentation 4 de plus petites dimensions tandis que la plus grande partie est envoyée dans une enceinte de conditionnement 5 dans laquelle elle est traitée suivant le procédé selon l'invention. A cet effet, l'enceinte de conditionnement comprend une source d'un rayonnement infrarouge 6 et une source d'un rayonnement monochromatique 7 fournissant une lumière visible monochromatique d'une longueur d'onde de l'ordre de 5000 a 7000 A. Après leur traitement dans l'enceinte de conditionnement 5, les matières traitées sont envoyées dans un mélangeur 8 fournissant un produit homogène qui est ensuite envoyé dans une troisième cuve de fermentation 9 pour son traitement final. La structure de l'enceinte de conditionnement 5 est représentée plus en détail à la figure 2. L'enceinte 5 est constituée d'une chambre fermée protégée contre l'action de la lumière extérieure. Cette chambre est traversée par deux# tapis transporteurs juxtaposés 10,11 s'étendant dans un même plan horizontal et entrains en un mouvement continu. Les tapis 10,11 comprennent dans leur partie centrale voisine chacun une section inclinée vers le bas 12, 13 de sorte que les matières chargées sur les tapis entrent en contact l'une avec l'autre sous l'action de la gravité. Sur le tapis 10 sont chargées,d'une manière connue en soi, les matières provenant de la cuve 4 et sur le tapis 11 les matières provenant de la cuve 3 comme indiqué schématiquement en 14 et 15 respectivement. Au-dessus des parties 12 et 13 des tapis 10, 11 est disposée la source de rayonnement infrarouge 6 et au-dessous des parties 12 et 13 la source de rayonnement de lumière monochromatique. Dans ce cas, au moins les parties i2 et 13 des tapis 10,11 sont transparentes à la lumière émise par la source 7. Mais les deux sources 6 et 7 peuvent également être disposées d'un même côté des tapis 10, 1 1. Grâce à cette structure, les matières 14 et 15 alimentées a partir des cuves de fermentation 3 et 4 entrent en contact dans les parties 12 et 13 de l'enceinte 5 et leur surface de contact est soumise simultanément a un rayonnement de lumière monochromatique provoquant un déplacement des microorganismes a partir des matières 14 vers les matières 15 et à un rayonnement infrarouge de grande longueur d'ondes activant le développement de ces miroorganismes.Les matières 14 d'un faible de degré de dégradation sont ensuite retournées dans la cuve de fermentation 4 tandis que les matières 15 provenant de la cuve de fermentation 3 sont envoyées a un mélangeur dans lequel elles sont combinées avec des matières envoyées directement a partir de la cuve 3 pour obtenir un mélange homogène d'un degré de dégradation supérieur a celui des matières initialement contenues dans la cuve 3. Les mélanges obtenus a la sortie du mélangeur 8 sont ensuite envoyés a la troisième cuve de fermentation 9 pour le traitement final. Le dispositif selon l'invention représenté aux figures 1 et 2 comprend de plus des moyens de contrôle et de régulation notamment des moyens pour contrôler les températures et les teneurs en humidité dans les cuves 3,4 et 9 et pour régler la température dans ces cuves et dans l'enceinte 5. Il comprend de plus des moyens pour contrôler avec précision la vitesse d'avancement des tapis 10, 11 et l'intensité de rayonnement-des sources 6 et 7 afin de pouvoir régler avec haute précision l'intensité effective du traitement des matières 14 et 15. Ces moyens de contrôle et de régulation ne sont pas représentés ici car ils sont connus en soi et a la portée de l'homme du métier. L'invention n'est bien entendu pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés ici mais on peut y apporter de nombreuses modifications sans pour cela sortie du cadre de l'invention. En effet, les tapis transporteurs 10, 11 représentés à la figure 2 peuvent être remplacés par tout autre moyen de transport convenable permettant de mettre en contact les matières 14 et 15 dans une zone prédéterminée qui est exposée au rayonnement des sources 6 et 7. REVENDICATIONS 1. Procédé pour activer la décomposition d'un premier milieu de matières organiques contenant des matières fortement dégradées, caractérisé en ce qu'il consiste à mettre ledit premier milieu en contact avec une quantité relativement faible d'un deuxième milieu de matières organiques faiblement dégradées, a soumettre les zones voisines des surfaces de contact entre lesdits premier et deuxième milieux à un rayonnement de lumière visible monochromatique d'une longueur d'onde prédéterminée, et à soumettre les zones de contact entre les deux milieux à un rayonnement infrarouge de grande longueur d'onde et d'une faible puissance pour activer le développement de microorganismes déplacés sous l'action dudit rayonnement de lumière à partir dudit deuxième milieu dans ledit premier milieu. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser un premier et un second milieu contenant essentiellement les mêmes matières à des degrés de dégradation différents. 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser un premier et un second milieu contenant des matières organiques différentes. 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdites matières organiques sont des matières ligno-cellulosiques. 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdites matières organiques sont des matières algales. 6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit rayonnement monochromatique est d'une longueur d'onde de l'ordre o de 5000 à 7000 A 7. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit rayonnement monochromatique balaie une zone de contact sur une longueur de quelques millimètres. 8. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il comprend une première cuve de fermentation (3) pour la préparation dudit premier milieu de matières organiques, une deuxième cuve de fermentation (4) pour la préparation dudit deuxième milieu de matières organiques, une enceinte de conditionnement (5) munie d'une source de rayonnement de lumière visible monochromatique (7) et d'une source de rayonnement infrarouge de grande longueur d'onde (6), des moyens pour envoyer dans une première partie de ladite enceinte de conditionnement (5) une quantité relativement importante de matières provenant de ladite première cuve de fermentation (3), des moyens pour envoyer dans une deuxième partie de ladite enceinte de conditionnement (5) une quantité prédéterminée de matières provenant de ladite cuve de fermentation (4) et un mélangeur (8) recevant ledit premier milieu après son traitement dans ladite enceinte de conditionnement (5) pour produire un mélange homogène des deux milieux. 9. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend une troisième cuve de fermentation (9) dont l'entrée est reliée à la sortie dudit mélangeur (8) pour assurer une dégradation finale dudit mélange homogène. 10. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que ladite enceinte de conditionnement (5) est constituée d'une chambre fermée traversée par deux dispositifs de transport juxtaposes (10,11) s'étendant dans un même plan horizontal et qui comprennent des sections centrales voisines (12,13) inclinées vers le bas, des moyens étant prévus pour charger sur ces dispositifs de transport les matières venant de la première et de la deuxième cuve de fermentation (3,4) respectivement, ladite source de rayonnement de lumière visible monochromatique (7) et ladite source de rayonnement infrarouge (6) étant disposées en regard desdites sections (12, 13). 11. Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce que lesdites sources de rayonnement (6, 7) sont disposées d'un côté et de l'autre desdites zones (12,13) des dispositifs de transport (10, 11). 12. Dispositif suivant la revendication 11, caractérisé en ce que ladite source de rayonnement de lumière visible monochromatique (7) est disposée audessous desdites sections-(12, 13) qui sont transparentes à la lumière émise par la source (7). 13. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 8 à 12 , caractérisé en ce qu'il comprend de plus des moyens de contrôle et de régulation pour contrôler la température et la teneur en humidité dans les cuves de fermentation (3, 4), la température dans l'enceinte de conditionnement (5), la vitesse d'avancement des dispositifs de transport (10, 11) et l'intensité des rayonnements émis par les sources (6, 7).