Brevet FR2807444A1 — publié le 20011012

La fermentation méthanique consiste en la digestion par des bactéries de matières organiques d'origine animale ou végétale. Dans le silo où est réalisée la fermentation, il est nécessaire d'effectuer un brassage pour mettre en contact les bactéries avec la matière à digérer. Cependant, l'agitation gène la fixation des bactéries, et on constate que le rendement d'un silo "infiniment mélangé" n'est pas notablement supérieur à celui d'un silo non mélangé. D'autre part, l'opération de brassage effectuée est fortement consommatrice d'énergie mécanique. La présente invention concerne un silo de fermentation méthanique dans lequel l'opération de brassage est optimisée. Le brassage réalisé permet la fixation des bactéries sur les supports solides, par exemple d'origine végétale, et la mise en contact de ces bactéries avec les matières digestibles en suspension dans le liquide environnant présent dans le silo. Le silo selon l'invention se caractérise par le fait que le brassage des matières fermentescibles est effectué simultanément avec les opérations d'injection et d'extraction, sans apport d'énergie notable autre que celui fourni par les paies d'injection et d'extraction, et par le fait que ce brassage est intermittent. La figure 1 représente en coupe le silo de fermentation suivant l'invention. Le silo catporte une enveloppe externe (1), étanche à l'eau et non attaquable par les matières en cours de fermentation. Cette enveloppe externe (1) est, selon un mode particulier de réalisation, en acier inoxydable. L'enveloppe externe (1) est cylindrique d'axe vertical dans sa partie inférieure (2), et fermée à sa partie supérieure par une partie plane ou bombée (3) destinée à recueillir le gaz dégagé. A l'enveloppe externe (1) sont raccordées, par soudage ou par tout autre moyen assurant l'étanchéité et la tenue à la pression, la tuyauterie d'injection (4) et la tuyauterie d'extraction (5). La tuyauterie d'injection (4) ainsi que son raccordement au silo et tous les raccordants et joints éventuels sont conçus pour résister à la pression maxinaun délivrable par la pompe d'injection. Au niveau du raccordement entre partie médiane et partie supérieure du silo, se trouve un dispositif de fixation du palier supérieur (8), constitué selon un mode particulier de réalisation par une plaque (6) percée de trous (7). Les trous (7) servent à laisser passer le biogaz dégagé dans la partie inférieure (2) du silo. Le biogaz produit est évacué par le tuyau (9). Fixé sur le fond (10) du silo, se trouve le palier inférieur (11). Les paliers (8) et (11) supportent l'équipage mobile (12), et permettent sa rotation libre autour d'un axe vertical. Cet axe vertical est proche de celui du silo, c'est-à-dire distant de l'axe du silo au maximum, de quelques pourcent du diamètre intérieur du silo. L'équipage mobile (12) ccaporte d'une part une partie inférieure constituée de pales (13) destinées à être entraînées par le flux de matières injectées par la pompe d'injection. Ces pales (13) ont une forme adaptée à cette fonction. Avantageusement, ces pales (13) présentent une forme de cuillère, la partie convexe dirigée dans le sens de la rotation. Dans une variante plus simple, ces pales (13) sont planes. L'équipage mobile comporte d'autre part dans sa partie médiane et sa partie supérieure des pales (14) destinées à mélanger la matière fermentescible. Les pales (14) ont une forme classique adaptée au mélange des liquides ou des pâtes, par exemple une forme d'hélice. Dans une variante plus simple, ces pales (14) sont planes. La tuyauterie d'injection (4) aboutit dans le silo tangentiellement à sa surface intérieure. La tuyauterie d'injection (4) se trouve au voisinage du fond (10) du silo. Lorsque la poupe d'injection est mise en service, le flux des matières injectées tangentiellement entraîne les pales (13), ce qui met en rotation l'ensemble de l'équipage mobile (12). Les autres pales (14) de l'équipage mobile (12) opèrent alors un brassage dans l'ensemble du silo. La figure 2 représente une coupe horizontale de la partie inférieure du silo de fermentation suivant l'invention. Le flux de matières fermentescibles injectées par la canalisation (4) exerce une pression sur la pale (13) en regard de la canalisation (4). Cette pression met en mouvement de rotation l'équipage mobile (12). L'équipage mobile (12) est entraîné principalement sous la pression du flux de matières injectées,et secondairement grâce à l'effet d'aspiration de la parme d'extraction. Afin de maintenir constant le niveau de matières dans le silo, le doit des palpes d'injection et d'extraction est choisi identique. Un ou plusieurs capteurs de niveau permettent de commander la pcmpe d'extraction quand cela est nécessaire. La pompe d'extraction est généralement actionnée en même temps que la pompe d'injection, sauf dans la phase de mise en service, qui nécessite un remplissage sans extraction, et dans le cas où une vidange du silo est nécessaire. L'équipage mobile (12) servant au brassage peut être entraîné de façon complémentaire à l'effet des parpes d'injection et d'extraction par un système mécanique ou électrique annexe. Le débit des panpes est choisi supérieur à celui nécessaire pour renouveler la matière fermentescible dans l'ensemble du silo au bout du temps nécessaire à la digestion, car, dans le silo selon l'invention, le fonctionnement des pompes est intermittent. Dans la phase de fonctionnement des pompes, sont réalisées l'injection, l'extraction, et le brassage permettant aux bactéries d'essaimer. Dans la phase d'arrêt de palpes, l'absence de brassage permet de laisser les bactéries se fixer sur les matières solides, effectuer la digestion, et se multiplier. Avantageusement, la durée des deux phases (de quelques minutes à plusieurs heures) peut être réglée en fonction de la nature des matières digestibles. Avantageusement, selon une autre variante, le temps de fonctionnement et le temps d'arrêt des paies sont contrôlés en permanence en fonction de la mesure de paramètres physico-chimiques représentatifs du bon déroulement des trois phases de la réaction de digestion : hydrolyse, acidogénèse, méthanogênëse, grâce à la mesure des dégagements gazeux ou de la concentration de réactifs caractéristiques de ces réactions. Dans une variante de l'invention, la panpe d'extraction peut aspirer au choix, grâce à un dispositif caportant au moins une vanne, au travers d'une grille ou directement. Lorsque l'aspiration a lieu au travers de la grille, les matières solides sont conservées à l'intérieur du silo, alors que le liquide est aspiré. Ceci permet de laisser séjourner dans le silo les matières solides, en particulier les matières ligneuses, dont le temps de digestion est plus long que celui de matières d'origine organique, et sur lesquelles les bactéries peuvent se fixer. Le pompage au travers de la grille permet de réinjecter et recycler les bactéries dans le silo. REVENDICATIONS 1) Dispositif pour fermentation méthanique, constitué d'un silo cylindrique dans lequel le brassage est effectué sous l'action des paies d'injection et d'extraction par un équipage mobile (12) entraîné principalement sous la pression du flux de matières injectées, et secondairement grâce à l'effet d'aspiration de la pompe d'extraction. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'équipage mobile (12) servant au brassage est entraîné de façon intermittente pour permettre aux bactéries d'essaimer durant la phase de brassage, et de se fixer et se multiplier durant la phase d'arrêt. 3) Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que la mise en route des pompes d'injection et d'extraction est contrôlée en fonction de la mesure de paramètres physico-chimiques caractéristiques de l'efficacité des réactions de fermentation : hydrolyse, acidogénése, méthanogénèse, grâce à la mesure des dégagements gazeux ou de la concentration de réactifs caractéristiques de ces réactions. 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'équipage mobile (12) servant au brassage comporte à sa partie inférieure des pales (13) en forme de cuillère qui permettent la mise en rotation sous la pression du flux de matières injectées. 5) Dispositif selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caracté- risé en ce que l'équipage mobile (12) servant au brassage comporte à sa partie inférieure des pales (13) de forme plane qui permettent la mise en rotation sous la pression du flux de matières injectées. 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'équipage mobile (12) servant au brassage comporte à sa partie médiane et à sa partie supérieure des pales (14) en forme d'hélice. 7) Dispositif selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4, ou 5, caractérisé en ce que l'équipage mobile (12) servant au brassage comporte à sa partie médiane et à sa partie supérieure des pales (14) de forme plane. 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'équipage mobile (12) est supporté en ses extrémités supérieure et inférieure par des paliers. 9) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'équipage mobile (12) servant au brassage est entrain é de façon ocxplémentaire à l'effet des papes d'injection et d'extraction par un système mécanique ou électrique annexe. 10) Dispositif selon l'une quelconque des reveZdications précédentes caractérisé en ce que l'extraction de matières du silo est effectué soit au travers d'une grille retenant les matières solides, soit directement, la camutation s'effectuant au moyen d'une ou plusieurs vannes. 11) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la mise en route de la pcxq)e d'extraction est contrôlée par un ou plusieurs capteurs de niveau. 12) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que, par aspiration au travers d'une grille retenant les corps solides, et réinjection à l'entrée du silo, les bactéries sont recyclées.