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Le procédé DAVID

Description technique du
brevet

Applications du brevet

Calculer les quantités de
réactif selon les polluants

Ses principaux avantages

Les techniques
concurrentes

Inconvénients et dangers
des techniques
concurrentes

Origines des pollutions
par l'hydrogène sulfuré

Origines des pollutions
par le dioxyde de soufre

 

Odeurs et olfaction

Désodorisation industrielle
par l'eau de Javel

Eau de Javel, en user
sans en abuser

Le lisier de porc et le
procédé David

 

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Le lisier de porc - Quel parfum choisir
 

La production en France et en Espagne

En France comme en Catalogne, d'un point de vue réglementaire, les lisiers doivent être stockés dans une fosse étanche.
La capacité minimale de stockage des déjections doit être de 4 mois, et suffisante pour contenir les déjections pendant toute la période où elles ne peuvent pas être épandues dans des conditions environnementales convenables.

En France,
La Bretagne produit plus de la moitié du cheptel porcin de France représente 58 % (soit 11 millions de têtes par an) de la production porcine française en 2014, avec les départements des Côtes-d'Armor et du Finistère comme premiers producteurs.
Elle se trouve aujourd'hui confrontée au problème de la pollution par les déjections animales.
Depuis quelques années un certain nombre de recherches sont entreprises pour valoriser le lisier de porcs de plus en plus abondant, en particulier au sein de l'AVDA, l'Association pour la valorisation des déjections animales.
Créée en 1990, cette association a pour objectif la mise au point d'une unité de traitement du lisier de porcs avec valorisation des éléments fertilisants.
En effet, bien que le lisier soit un excellent engrais, il ne peut être écoulé dans sa totalité par épandage. C'est, de plus, une source importante de nuisances olfactives, de micro-organismes et parmi d'autres, de pollution azotée.
Face au problème posé par les énormes quantités de matière, il est recommandé aux éleveurs de réduire les apports d'engrais que les sols, d'ailleurs, ne peuvent plus accepter.
Il devient impératif de trouver une alternative pour l'utilisation de ce lisier.
En Bretagne, une vingtaine de procédés d'épuration totale ou partielle sont à l'essai.
Le système proposé par l'AVDA consiste en un traitement physico-chimique par précipitation du phosphate ammoniaco-magnésien à partir de l'azote ammoniacal contenu dans le lisier.

Ce traitement se fait en deux étapes.

  • Tout d'abord la séparation à l'aide d'une centrifugeuse des matières fermentescibles, liquide et solide, puis la précipitation par réactifs du phosphate ammoniaco-magnésien.
  • Le mélange obtenu est agité pendant deux heures environ avant de décanter.

Le produit résiduel obtenu fertilisant et inodore a l'aspect d'une poudre quasiment blanche, composée à 40% de matière sèche.
Ainsi transformé, il peut être alors réincorporé dans un engrais de synthèse. Une étude est actuellement en cours à l'Institut technique des céréales et fourrages pour mesurer très exactement l'efficacité réelle du produit.
Le liquide restant qui ne peut être rejeté mais peut, en revanche servir à l'irrigation.
Un traitement particulier par "osmose inverse" vient d'être mis au point pour le rendre plus pur grâce à une machine spéciale fabriquée par la société allemande Rochem.
Le système utilisé est un filtre composé d'une membrane semi-perméable. L'eau est pompée sous pression dans un séparateur à membranes où elle s'écoule à la surface de celles-ci. Le flux aqueux se partage en deux parties : le perméat, ou filtrat, qui traverse les membranes, et le rétentat ou concentrât.
Ce processus permet la concentration dans le rétentat des matières contenues dans l'eau et qui n'ont pu traverser la membrane.
Selon Franck Cadoret, le technicien de la SAUR qui pilote le projet : "ce système est aujourd'hui l'un des plus innovants car il ne détruit pas le lisier, et de plus, il est modulable pour l'agriculteur." Le problème le plus important est, en effet, le surcoût d'un tel procédé.

En Espagne
L'Espagne, qui bat tous ses records de production, a abattu 47,2 millions de porcs en 2014, elle a battu son record de production essentiellement lié au développement des grands groupes d'intégration privés.
Une hausse de 4,4 % de la production en 2014 confirme largement la deuxième place de l'Espagne au sein des pays producteurs de porcs de l'UE, qui devient aussi le 4e pays producteur au monde, après la Chine, les États-Unis et l'Allemagne.
L'interprofession espagnole calcule que le secteur porcin génère aujourd'hui 175 000 d'emplois directs et 2 millions d'indirects.
L'enquête cheptel annuelle des bassins européens laisse présager une hausse au moins aussi soutenue pour 2015. Le troupeau reproducteur a en effet augmenté de 5 % en décembre 2014 par rapport à 2013, la plus forte hausse parmi tous les pays d'Europe.
L'environnement reste le principal obstacle au développement.
Forts des résultats corrects des dernières années, les groupes d'intégration poursuivent leur croissance sans apparemment beaucoup d'entraves, à l'exception d'un problème majeur de gestion des lisiers.
L'Espagne s'était engagée dans des investissements de traitements il y a quelques années, essentiellement au travers de stations biologiques.
Mais à l'époque, l'État aidait financièrement ces projets.
La crise financière qu'a traversée le pays a mis fin à ces aides et les projets se sont arrêtés, l'essentiel du lisier restant aujourd'hui épandu sur les terres.
Ce qui pousse le développement des élevages davantage vers l'Est, moins « chargé » en porcheries.

Le problème des odeurs de lisier : quelle technique de réduction des odeurs ?

Les odeurs désagréables du lisier sont produites par la décomposition de matières organiques en l'absence d'oxygène.
On en a identifié plus de 150 composés rien que dans le lisier de porc.

1. Niveau d’odeur et émission de différents gaz dans les bâtiments

  • 1.1 Niveau d’odeur
    Des analyses effectuées à partir de prélèvements de gaz à l’intérieur des bâtiments d’élevage ont permis de déterminer et de quantifier une trentaine d’espèces odorantes dont principalement l’hydrogène sulfuré, les mercaptans, l’ammoniac, les acides gras volatils et le phénol.
    L’élevage porcin se révèle donc particulièrement malodorant, mais il faut relativiser car le niveau d’odeur dépend étroitement de la ventilation (plus un bâtiment est ventilé moins la concentration en espèces odorantes dans le bâtiment est importante).
    L’odeur paraît moins importante lorsque le lisier ne reste pas accumulé sous les caillebotis d’une bande à l’autre.
  • 1.2 Les composés soufrés
    Ceux-ci sont essentiellement issus de la décomposition des protéines de l’aliment.
  • 1.3 L’ammoniac
    L’ammoniac peut également être en concentration importante dans les élevages de porcs.
    En d’autres termes, ce n’est pas nécessairement parce qu’il y a beaucoup d’ammoniac que l’odeur sera plus insupportable.
    C’est pourquoi on attribue à l’ammoniac un rôle dans l’odeur de fond des élevages.
  • 1.4 Les acides gras volatils et les phénols
    Les AGV et les phénols rentrent aussi dans la composition de l’odeur, mais il a été noté que l’apparition du phénol était plus tardive encore que celle des autres composés odorants.
    Les AGV proviennent de la décomposition des fibres végétales et en toute logique leur production augmente tout au long de la croissance des animaux.

2. Traitement des lisiers par additifs

De nombreux produits utilisés en traitement ou en prévention de la formation des odeurs sont apparus sur le marché depuis quelques années. Ces produits ont souvent l’avantage de permettre la liquéfaction des lisiers. Cependant leur mélange parfait avec le lisier est souvent délicat d’autant que la forme rectangulaire de beaucoup de fosses ne facilite pas l’homogénéisation.

2.1 Des produits chimiques

Des produits chimiques peuvent être inclus dans le lisier durant le stockage en fosse. Ils sont généralement classés dans la catégorie des oxydants puissants ou des désinfectants, et permettent la transformation des molécules responsables des odeurs en composés moins odorants ou inodores.
Les désinfectants altèrent ou suppriment l’action des bactéries responsables des odeurs.
Les oxydants dégradent par oxydation les protéines bactériennes.
Le permanganate de potassium, ainsi que le peroxyde d’hydrogène sont les agents oxydants les plus utilisés. Mais d’autres agents peuvent être cités comme le chlore qui est un oxydant des sulfures et des mercaptans ou la chaux qui peut stabiliser le lisier par effet alcalin. Par contre,l’inconvénient de ce dernier produit est le dégagement d’ammoniac.
Le problème essentiel de ces produits est leur incorporation dans l’effluent à traiter.

2.2 Des agents masquants - Ou le lisier: quel parfum choisir ?

Des nouvelles techniques permettent aujourd’hui d’améliorer les pratiques d'épandage qui ne sont pas toujours en "odeur" de sainteté auprès du voisinage.
Fraise, banane, vanille, kiwi, mangue ou ananas : les déjections porcines se mettent à embaumer un parfum de fruits exotiques qui donne "une sensation de fraîcheur". A la plus grande joie des riverains et des agriculteurs !...

Les agents masquants sont des mélanges d’huiles aromatiques et ont une odeur particulière, souvent inverse, se superposant à l’odeur désagréable du lisier.
Les agents masquants agissent sur la perception des odeurs mais n’ont aucun effet sur la source même de l’odeur.
Ce sont le plus souvent des terpènes, des alcools, des aldéhydes ou des esters.
Ces produits sont utilisés lors de l’épandage du lisier. L’efficacité du produit dépend de la dose apportée,
celle-ci étant elle-même fonction de la nature de l’effluent, du volume d’effluent à traiter, de l’intensité des odeurs (notion subjective), du mode de stockage et d’évacuation et de la qualité du mélange avec le lisier. Ces produits ne couvrent pas l’effet rémanent des odeurs après épandage.
Le produit utilisé ne doit pas avoir d’effets défavorables sur le milieu récepteur (absence de toxicité vis à vis de l’écosystème récepteur).

2.3 Des agents bloquants

Les agents bloquants sont aussi des mélanges d’huiles aromatiques, qui annulent ou neutralisent les émanations malodorantes des déjections.
L’intensité odorante du mélange agent bloquant/lisier doit être moins forte que celle du lisier seul, et ce mélange ne doit pas être volatil.
Certains aldéhydes peuvent extraire les composés soufrés et azotés des gaz provenant des lisiers.
L’usage de tels produits nécessite un mélange intime avec le lisier : l’efficacité du traitement est liée au bon contact entre le lisier et l’agent bloquant.
Des produits autres que les aldéhydes sont utilisés tels le mono et dichlorobenzéne, l’ozone.
Les produits de ce type bloquent les sites de perception sensorielle (narcose).

2.4 Des produits biologiques de traitement « bactériens et enzymatiques »

Ces produits permettent l’élimination des odeurs après accélération du processus de décomposition biologique, en favorisant l’hydrolyse du lisier. Ils se présentent sous forme solide ou lyophilisée, ou sous forme biofixée.
Ils peuvent être utilisés directement dans les fosses de stockage,ou encore sous les caillebotis.
Ce type de produit semble donner satisfaction, à condition de bien respecter les modalités d’emploi (ensemencement initial, apports réguliers, homogénéisation parfaite, pH et température du lisier).

2.5 Le traitement des lisiers par aération

La désodorisation par aération consiste à introduire de l’air dans le lisier afin d’oxygéner le milieu et de limiter les fermentations anaérobies à caractère putride.
L’aération est faite soit par des aérateurs de surface soit par des injecteurs placés en fond de fosse.
Ce type de traitement est assez bien connu dans la filière porcine.
Selon le CEMAGREF, il permet une réduction des odeurs de 70 à 80 % avec un traitement journalier, mais il y a d’importantes pertes d’azote par volatilisation d’ammoniac (de 20 à 50 %).

2.6 Le traitement biologique du lisier

Il existe une unité de traitement de lisier conçue et en application selon ce procédé.
Après une phase d’homogénéisation, le lisier est envoyé vers un séparateur de phases.

  • La phase solide est stockée et compostée.
  • La phase liquide est dirigée vers un bassin où ont lieu les réactions biologiques.

Dans ce réacteur, l’alternance des phases aérobies et anaérobies permet le traitement du lisier par nitrification-dénitrification.
Enfin, une décantation permet de séparer les eaux qui serviront à l’irrigation et les boues sont épandues.
Il s’agit là d’un traitement qui nécessite un investissement lourd qui ne se justifie, selon les promoteurs de ce type de traitement,qu’à partir de 4 000 m3 de lisier par an.

Le problème des odeurs de lisier : La méthanisation en continu

Les matières organiques entrantes de nature plus ou moins liquide, dites substrats, peuvent être de différentes origines :

  • agricoles,
  • industrielles
  • communales,
  • animales ou végétales, brutes ou transformées.


La méthanisation permet de digérer la plupart des matières organiques (excepté les produits ligneux tels que les branchages).
Il existe plusieurs techniques de méthanisation :

  • un système dit « batch » avec un chargement et un déchargement séquentiels ; un système dit
    « piston » permettant une avancée progressive de la matière,
  • un système en infiniment mélangé, le plus courant.

Dans ce dernier, les matières vont être introduites par des pompes et des trémies dans la cuve de digestion. Un système de brassage va permettre d’avoir un mélange homogène, d’éviter la formation de croûte en surface et de faciliter le dégazage.
Le digesteur va être chauffé à 36-42°C (système mésophile, cas présenté ici) ou à 48-55°C (thermophile).
Le temps de séjour des matières dans l’unité est d’environ 40-60 jours.
Les teneurs en azote ou phosphore ne sont pas réduites par le procédé de méthanisation.
Le biogaz est composé majoritairement de méthane (45-60 %) et de dioxyde de carbone (40-50 %).
Il contient aussi de l’hydrogène sulfuré, très corrosif et dangereux. Ce dernier est épuré grâce à l’injection d’un petit débit d’air directement dans le ciel gazeux du digesteur.
Ce biogaz peut alors être valorisé selon différentes techniques : dans un moteur de cogénération (production d'électricité et de chaleur) ou brûlé en chaudière, épuré pour être injecté dans le réseau de gaz naturel ou utilisé comme gaz-carburant.

Investissements pour une unité de méthanisation/biogaz

Un coût variable d'investissement.

Le coût d'une installation est très variable selon sa taille et sa configuration. Il est possible de mieux estimer cette somme grâce aux exemples d'installations existantes. Les tarifs baissent pour des installations plus importantes.
Globalement, une installation requiert un investissement compris entre 200 000 et 800 000 euros.

L'investissement dépend de la taille de l'installation.
Voici une idée de répartition des coûts :

  • Études préalables:
    • · Diagnostics : 2000 - 3000 €
    • · Études de faisabilité : 5000 - 10 000 €
  • Démarches administratives:
    • · Autorisation : 15 000 €
      · Permis de construire : 5000 €
  • Réalisation:
Puissance électrique
Investissement par kW électrique
Investissement total
30 kW électrique
7500 - 8500 €
240 000 €
100 kW électrique
4000 - 6000 €
500 000 €
500 kW électrique
3500 - 5000 €
2 000 000 €
1 MW électrique
3000 - 4500 €
3 000 000 €
    • Aides: · En fonction de la qualité du projet, l'ADEME, les collectivités territoriales, l'Europe, peuvent financer une partie de projet

Exemple d'investissement agricole:

Aménagement du site
55 000 €
Réception et gestion des substrats
95 000 €
Digesteur du biogaz
345 000 €
Valorisation du biogaz
300 000 €
Valorisation de la chaleur
45 000 €
Automatisation et équipements de mesures
45 000 €
Ingénierie
15 000 €

 

Le nouveau procédé dans la lutte contre les odeurs du lisier (en développement)

le tout nouveau Système P.T.C. (Pollution Trap Concept) est en étude. D'ores et déjà, ont peut affirmer qu'il sera d'une avancée écologique majeure.  

 

 

 

 

 


Quelquefois, les plus petits ressorts font mouvoir les plus grandes machines.
(Jean-Paul Marat)

 

 

 

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