Brevet FR3004191A1 — publié le 20141010

PRODUIT A BASE DE MATIERES SECHEES DE DEJECTION ANIMALE, NOTAMMENT UTILISE EN TANT QUE BIOCOMBUSTIBLE, ET SON PROCEDE DE FABRICATION L'invention concerne un produit à base de matières séchées de déjection animale, du type équidé, pour fournir notamment un combustible naturel à haute performance calorifique. L'invention sera plus particulièrement décrite au regard d'un produit à base de crottin de cheval, sans toutefois y être limitée. D'autres types de déjections animales peuvent être utilisés. Le produit de l'invention se présente de préférence sous la forme de bûches, bûchettes, pastilles ou granulés, sans toutefois y être limitée. Le produit est plus particulièrement utilisé en tant que combustible pour chauffage, mais peut présenter d'autres propriétés en étant destiné à d'autres utilisations, telles qu'un produit d'isolation notamment acoustique. Dans cette dernière application, il est par exemple intégré à des panneaux isolants. Aujourd'hui, les énergies fossiles qui sont utilisées en tant que combustibles pour chauffage voient leurs réserves diminuer et s'avèrent de plus en plus chères. On recherche donc depuis déjà plusieurs années des substituts aux combustibles usuels de chauffage. Parmi les solutions alternatives proposées actuellement, la méthanisation ou la combustion de biomasse telle que celle des végétaux ou de différents produits issus d'activités d'élevage, est particulièrement 30 valorisée. Il est par exemple connu de recycler le fumier de cheval pour en fabriquer un combustible. La demande de brevet W02007/093143 propose des pastilles de combustible fabriquées à partir de fumier de cheval séché. Rappelons que le fumier de cheval est issu de paille propre constituant à la base les litières des chevaux, et ayant été souillée par les déjections (liquides et solides) des équidés. Le procédé de fabrication décrit dans la demande de brevet précitée est cependant fastidieux à mettre en oeuvre, comprenant de nombreuses étapes, dont plusieurs étapes de séchage et une étape d'humidification une fois que la matière ait pourtant été séchée, afin de procéder à la mise en forme du produit final. La valorisation des déjections animales sous forme de biocombustible est donc une voie très intéressante. Cependant, les produits et procédé de fabrication proposés aujourd'hui ne favorisent pas le développement de la filière. L'invention a donc pour but de proposer un produit issu de déjections animales de manière à les valoriser, ce produit étant néanmoins différent de l'art antérieur et engendrant un procédé de fabrication simplifié, tout en conduisant à des utilisations diverses, et pas exclusivement en tant que combustible. A cette fin, l'objet de l'invention est un produit à base de matières séchées de déjection animale, du type équidé, caractérisé en ce qu'il comprend exclusivement des résidus de bois amalgamés auxdites matières de déjection séchées. Plus particulièrement, l'objet de l'invention est exclusivement issu des composants de litières souillées d'animaux, les litières étant faites de résidus de bois (non traités), de préférence du bois de résineux. On entend par « résidus de bois », des copeaux de bois, des pétales ou des fibres de bois, issus de la transformation du bois. Ainsi, si l'art antérieur divulgue un produit à base de fumier (paille et crottin mélangé), l'invention propose un produit exclusivement fait d'un mélange de copeaux de bois (et non de paille) et de crottin. Ce nouveau produit suppose que les litières d'animaux ne soit plus à base de paille mais de copeaux de bois. Le produit de l'invention est particulièrement avantageux car il permet un procédé de fabrication dont le nombre d'étapes est extrêmement limité. En outre, il entraîne un premier recyclage bien en amont, celui des résidus de bois, notamment dans les scieries ou usines de fabrication de mobiliers en bois par exemple, pour fournir des litières aux animaux, en particulier aux équidés. Puis, les résidus de bois subissent ainsi après utilisation des litières, un second recyclage pour être transformés en un produit de l'invention qui pourra être utilisé en tant que biocombustible ou isolant acoustique. 25 A titre d'exemple, un hippodrome peut générer de l'ordre d'une tonne et demie par jour de litière souillée, qui peut ainsi être recyclée. Une tonne de fumier à 45% d'humidité représente 700Kg de matière sèche du produit de l'invention qui pourra ensuite être compacté aux dimensions et forme voulues pour par exemple réaliser des bûches. Par ailleurs, l'utilisation de copeaux de bois en tant que litières présente de nombreux avantages par rapport à la paille, notamment : - Les copeaux de bois sont très absorbants, ce qui participe au confort du cheval, le box restant sec et sans odeur, et ce longtemps ; - Une fois dépoussiérés, les copeaux de bois sont particulièrement bien tolérés par les chevaux, qui lorsqu'ils éprouvent des difficultés respiratoires sont bien moins incommodés qu'avec de la paille. Il a en effet été mis en évidence que les chevaux deviennent de plus en plus allergiques à la paille en raison des nombreux traitements chimiques imposés aux cultures ; - Le conditionnement des copeaux de bois engendre un stockage plus facile que celui de la paille ; - Le nettoyage des boxes est bien plus rapide ; - Le volume de litière souillé est moindre à recycler que celui à base de paille. Par conséquent, le produit de l'invention fait à base de litières souillées de résidus bois présente de nombreux avantages. Enfin, lorsque le produit est utilisé en tant que combustible, les cendres issues de la combustion peuvent avantageusement être recyclées en tant qu'engrais.30 Selon une caractéristique du produit de l'invention, le bois représente 60 à 90% de la masse du produit tandis que les matières de déjection représentent 40 à 10% de la masse, le mélange de bois et des matières de déjection représentant 100% de la masse, de préférence les proportions étant de l'ordre de 90% pour le bois et 10% pour les matières de déjection. L'estimation des proportions est réalisée au moment du broyage où les « boulettes » de crottin sont éjectées par la machine. De préférence, le produit selon l'invention présente un taux d'humidité lo résiduel compris d'au plus 15%, notamment entre 5 et 15%, de préférence entre 9 et 12%. Le produit est densifié, en ayant été déshydraté et compacté. Il possède des propriétés de combustion très lentes et possède un pouvoir calorifique 15 inférieur (PCI) de l'ordre de 4000 à 5000 kW/tonne, soit trois à quatre fois plus que du bois traditionnel de chauffage Avantageusement, le produit selon l'invention se présente sous forme de bûches, bûchettes, granulés ou pastilles, notamment pour constituer un 20 combustible de chauffage. Ce produit peut en particulier se substituer au bois de chauffage. Il convient à tout type de système utilisant le bois en tant que combustible, poêle, cheminée avec notamment insert, chaudière, cuisinière à bois, 25 etc... Cette solution est bien plus économique et écologique par rapport aux solutions actuelles que sont le fioul ou le gaz, la combustion de bois libérant bien moins de CO2. 30 Cette solution s'avère être également bien plus écologique par rapport au bois de chauffage traditionnel, évitant l'abattage massif d'arbres, tout en étant très performante dans sa fonction. En effet, de manière surprenante, la demanderesse a mis en évidence que le produit de l'invention utilisé en tant que combustible se consume lentement et possède un pouvoir calorifique quatre fois supérieur à du bois de coupe. lo En outre, à performance égale, le volume de stockage est bien moindre, en particulier divisé par quatre. L'objet de l'invention porte également sur le procédé de fabrication dudit produit. Le procédé comprend une étape de broyage des résidus de bois 15 souillés et des matières de déjection animale pour constituer un mélange, une étape de déshydratation du mélange, une étape de mise en forme pour fournir un produit prêt à l'usage, caractérisé en ce qu'il ne comporte qu'une seule étape de déshydratation et que l'étape de broyage est préalable à la déshydratation. 20 Le broyage consiste à broyer les litières souillées pour fournir un mélange broyé sensiblement homogène destiné à subir la déshydratation. La matière composant les litières souillées n'ont pas besoin de subir une étape préalable de déshydratation. 25 Avant la mise en oeuvre du procédé, les litières souillées d'animaux, en particulier d'équidés, ont bien entendu été collectées. 3004 191 7 Selon une autre caractéristique, le procédé de fabrication dudit produit comporte avant l'étape de déshydratation, une étape de mesure du taux d'humidité du mélange broyé. 5 Selon une autre caractéristique, le procédé de fabrication dudit produit permet en fin d'étape de déshydratation, que le mélange comporte une humidité résiduelle entre 5 et 15%, de préférence entre 9 et 12%. Avantageusement, l'étape de déshydratation dudit procédé, est réalisée 10 par chauffage du mélange broyé, dans une enceinte couplée à un déshumidificateur, en particulier la température de chauffage étant comprise entre 25 et 40°C. Dans un autre mode de réalisation, l'étape de déshydratation, est réalisée 15 par chauffage du mélange broyé, grâce à des moyens de chauffage par rayonnement infrarouge, en particulier le mélange défilant sur un tapis dans un tunnel doté desdits moyens de chauffage dont la température est comprise entre 75 et 100°C. 20 Dans le cadre de l'utilisation de combustible, l'étape de déshydratation est directement suivie de la mise en forme du produit pour être prêt à l'emploi. L'étape de mise en forme dans le procédé de l'invention est réalisée par compactage du mélange broyé et déshydraté, au moyen d'une presse. En 25 particulier le compactage est effectué sous une pression de l'ordre de 150 bars, soit de l'ordre de 150 kg/cm2. Le compactage à forte pression de la matière déshydratée suffit à réaliser le produit densifié sans avoir à ajouter d'élément de liaison du type colle 30 ou autre additif. La presse sera adaptée à la forme du produit à délivrer. Le produit densifié obtenu peut par exemple se présenter sous forme de bûchettes, de granulés ou pastilles. Un exemple préféré de produit de l'invention est relatif à une utilisation en tant que combustible. Dans une variante d'utilisation, le produit, une fois les étapes de collecte, broyage et déshydratation réalisées, peut être utilisé en tant que produit d'isolation en particulier acoustique, par exemple en étant intégré à des panneaux isolants. La présente invention est maintenant décrite à l'aide d'un exemple de réalisation, uniquement illustratif et nullement limitatif de la portée de l'invention. Le produit de l'invention est destiné à titre d'exemple à être utilisé en tant 20 que combustible de chauffage. Le produit de l'invention comprend des copeaux de bois amalgamés à de la matière séchée de déjection animale telle que du crottin de cheval. 25 Le produit est issu du recyclage de litières souillées d'équidés à base exclusivement de résidus de bois non traités. On entend par « résidus de bois », des copeaux de bois, des pétales ou des fibres de bois. 3004 191 9 Le produit obtenu par le procédé de l'invention qui sera décrit plus loin comporte exclusivement du crottin et des copeaux de bois dans les proportions suivantes par rapport à la masse du produit : - 60 à 90% de bois ; 5 - 40 à 10 % de crottin ; le mélange de bois et de crottin représentant 100% de la masse. De préférence, les proportions sont de l'ordre de 90% pour le bois et 10% pour les matières de déjection. 10 La composition crottin-bois a été broyée, déshydratée et compactée pour fournir un produit densifié dont la masse volumique est de l'ordre de 1000 kg/m3. 15 Le produit possède une humidité résiduelle d'au plus 15%, de préférence inférieure à 12%, en particulier comprise entre 9 et 12%. Le produit, bien qu'issu de déjections animales, ne présente aucune odeur et n'en dégage pas lorsqu'il est brûlé, du moins si aucun additif odorant lors du procédé de fabrication n'a été ajouté. Très avantageusement, le produit de l'invention présente des propriétés de combustion très lentes et possède un pouvoir calorifique inférieur (PCI) de l'ordre de 4000 à 5000 kW/tonne, soit trois à quatre fois plus que du bois traditionnel de chauffage. De préférence, le bois utilisé est du résineux. Ceci procure des litières pour animaux qui sont plus confortables que des litières à base de bois de feuillus. En outre, dans une utilisation de chauffage, le résineux délivre 30 davantage de chaleur que les autres types de bois. Le procédé de fabrication est à présent décrit. Le procédé de l'invention comporte les étapes principales de broyage, 5 séchage et mise en forme. Préalablement, la matière première, litières souillées d'équidés, est récoltée. 10 La matière collectée présente un taux d'humidité variable suivant les saisons et le mode de stockage dans les écuries avant emploi. Ce taux d'humidité varie entre 25 et 44 % de la masse totale de matière. Si la matière récoltée n'est pas de suite traitée selon le procédé de 15 l'invention, elle est alors stockée dans un lieu adapté. La matière est malaxée régulièrement pour limiter la méthanisation due à la fermentation naturelle qui s'opère dans toute fumière. Le brassage est fait par tous moyens appropriés de type connu. 20 Le procédé de l'invention débute par une étape de broyage de la matière collectée et amalgamée pour délivrer un mélange broyé sensiblement homogène. En effet, la matière collectée présente des résidus de bois et de matière 25 organique fibreuse, le crottin, dont la taille varie. Notamment, les résidus de bois présentent une longueur comprise entre un et quatre centimètres pour une épaisseur de 0,5 à 1 mm, tandis que le crottin peut varier entre 2 et 10 cm de diamètre. Le broyage est obtenu par tous moyens connus, tels qu'une machine du type broyeur affineur. Le mélange broyé se présente avantageusement sous la forme d'agrégats, notamment de diamètre de l'ordre de 1 millimètre d'épaisseur sur 2 à 5 cm de long et 1 cm de large. Avant d'entamer, la deuxième étape principale du procédé qu'est le séchage, le taux d'humidité du mélange broyé est mesuré de façon usuelle, et grâce à un appareil de type connu mesurant le taux d'humidité. L'analyse du taux d'humidité du mélange broyé permet de déterminer les conditions opératoires de l'étape de déshydratation (séchage) de façon à obtenir un mélange broyé et séché possédant une humidité résiduelle d'au plus 15%, de préférence entre 5 et 12%, plus particulièrement entre 9 et 12%. Le taux d'humidité du produit broyé et séché est mesuré de la même manière qu'avant broyage, par le même appareil. En dessous d'un taux d'humidité de 9%, la demanderesse a mis en évidence que le produit utilisé en tant que combustible n'est pas performant car se consumant bien trop rapidement. Au dessus d'un taux d'humidité de 12%, la demanderesse a mis en évidence que le produit présente un toucher poisseux rendant sa manipulation peu agréable, et utilisé en tant que combustible rend sa combustion malaisée et moins performante. Un taux d'humidité résiduelle entre 9 et 12% permet d'obtenir un combustible performant quant à son pouvoir calorifique inférieur (PCI). L'étape de déshydratation qui suit la mesure du taux d'humidité se fait en une seule fois. Elle est réalisée de manière continue, éventuellement avec des mesures intermédiaires du taux d'humidité. Ainsi, contrairement au procédé de l'art antérieur qui, pour de la paille, nécessite plusieurs phases de déshydratation, le procédé de l'invention n'en nécessite qu'une seule. La déshydratation est réalisée par des moyens de séchage. Dans un mode de réalisation, le séchage est obtenu par chauffage du mélange broyé dans une enceinte fermée et couplée à au moins un déshumidificateur industriel. La température de chauffage, température intérieure de l'enceinte, est comprise entre 25 et 40°C. Le déshumidificateur permet d'évacuer la vapeur d'eau. La durée de séchage dépend de la quantité de mélange à assécher, du type d'appareil de chauffage, de la température de chauffage, du type de moyens d'évacuation de la vapeur d'eau. De préférence, le déshumidificateur utilisé pourra assurer une absorption de l'ordre de 300 à 350 litres d'eau à l'heure. A titre d'exemple, 24 heures permettront d'assécher 15 m3 de mélange broyé. 3004 191 13 Dans un autre mode de réalisation, l'étape déshydratation est réalisée par chauffage du mélange grâce à des moyens de chauffage par rayonnement infrarouge. 5 Le mélange broyé est par exemple placé sur un tapis roulant et est acheminé dans un tunnel avec chauffage à infrarouges. Le mélange est étalé sur une épaisseur de 2 cm environ. Le mélange défile sous le rayonnement infrarouge sur une longueur par 10 exemple de 5 m, et selon une vitesse comprise notamment entre 1 et 2 mètres/minutes. La température délivrée par les infrarouges est en particulier comprise entre 75 et 100 °C. 15 Enfin le procédé comporte une étape de mise en forme du mélangé broyé et séché pour lui donner la forme voulue en vue de son utilisation. Le mélange ainsi séché est compressé sous haute pression. Il est placé 20 en particulier dans une presse, comme par exemple une presse du type connue délivrant des briquettes de bois densifié. Le mélange est compressé en particulier selon une pression de 150 bars, soit de l'ordre de 150 kg/cm2. 25 La presse sera adaptée à la forme du produit à délivrer. Le produit densifié obtenu peut par exemple se présenter sous forme de bûchettes, de granulés ou pastilles.30 L'exemple de produit ci-dessus décrit est relatif à une utilisation en tant que combustible mais n'y est nullement limité. REVENDICATIONS1. Produit à base de matières séchées de déjection animale, du type équidé, caractérisé en ce qu'il comprend exclusivement des résidus de bois amalgamés auxdites matières de déjection séchées. 2. Produit selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est exclusivement issu des composants de litières souillées d'animaux, les litières étant faites de résidus de bois, de préférence du bois de résineux. 3. Produit selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le bois représente 60 à 90% de la masse du produit tandis que les matières de déjection représentent 40 à 10% de la masse, le mélange de bois et des matières de déjection représentant 100% de la masse, de préférence les proportions étant de l'ordre de 90% pour le bois et 10% pour les matières de déjection. 4. Produit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il présente un taux d'humidité résiduel compris entre 5 et 15%, de préférence entre 9 et 12%. 5. Produit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il se présente sous forme de bûches, bûchettes, granulés ou pastilles, notamment pour constituer un combustible de chauffage. 6. Procédé de fabrication d'un produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant une étape de broyage des résidus de bois souillés et des matières de déjection animale pour constituer un mélange, une étape de déshydratation, une étape de mise en forme du mélange pour fournir un produit prêt à l'usage, caractérisé en ce qu'il ne comporte qu'une seule étape de déshydratation et que l'étape de broyage est préalable à la déshydratation. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé qu'il comporte avant l'étape de déshydratation, une étape de mesure du taux d'humidité du mélange ayant été broyé. 8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé que la déshydratation est réalisée par chauffage du mélange broyé, dans une enceinte couplée à un déshumidificateur, en particulier la température de chauffage étant comprise entre 25 et 40°C. 9. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé que la déshydratation est réalisée par chauffage du mélange broyé, grâce à des moyens de chauffage par rayonnement infrarouge, en particulier le mélange défilant sur un tapis dans un tunnel doté desdits moyens de chauffage dont la température est comprise entre 75 et 100 °C. 10. Procédé selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé que le mélange déshydraté est compacté et mis en forme, en particulier le compactage étant effectué sous une pression de l'ordre de 150 bars.