1. S. R. A. 1. R. A. T. / C. I. R. A. D. INS1...
1. S. R. A.
1. R. A. T. / C. I. R. A. D.
INS1 ITUT SE!NEGALAIS DE RECHERCHES AGRICOLES
DIVISION ECONOMIE
SECRETARIAT D’ETAT
ET VALORISATION DE L’EAU
-* .‘ x-u , .‘,.-!A
A LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE ET TECHNIQUE
B.P. 3120
DAKAR (Rép. du Sénégal)
PRODUCTION CONTINUE DE BIOGAZ
POUR LA PETITE MOTORISATION RURALE
III
RESULTATS DE SAISON SECHE CHAUDE
J.L. FARINET - C.Y. BOQUIEN
Département Systèmes de production
et transfert de tech;nologies en milieu rural ( I.S.R.A.)
Septembre 1984
A. F. M. E.
PROGRAMME EMIRAT
1. R. A. T. / D. El. V. E.
AGENCE FRANÇAISE POUR LA MAITRISE
B.P. 37
34980 SAINT-CLEMENT-LA-RIVIERE
DE L’ENERGIE
Tél. (67) 84 09.56 - Télex 480573F
27, rue Louis Vicat
Série D.E.V.E. no 22
75015 PARIS
-..--.
_.-.
.
.-
..,<~
----
-II-
INTRODUCTION
1
1 - UNITE DE PRODUCTION AGRICOLE
2
11. Bilan des productions maraichkes
2
12. couverture des besoiris en eau des cultures
3
2 - UNITE D’ELEVAGE ET DE PRODUCTION DE FUMIER
5
3 - UNITE DE PRODUCTION DE BIOGAZ ET DE COMPOST
5
31. Production de biogaz
12
32. production de compost
33. Bilan matière, carbone et azote
13
4 - UNITE D’IRRIGATION ET D’UTILISATION DU BIDGAZ
15
41. Bilan de l'utilisation du biogaz
15
42. Bilan de fonctionnement du groupe moto-alternateur
17
5 - RESUW DES PRINCIPAUX RESULTATS
18
6 - CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES
18
BIBLIOGRAPHIE
20
21
A N N E X E S
INTRODUCTION
Ce rapport fait suite à celui Glabori; en mars 1984 presentant les
Pr#emiers résultats de saison sèche froide.
Nous rappellerons que, suite à divers problèmes de démarrage, le
fonctionnement de tous les appareillages n'est effectif qui depuis fevrier IV4
(fermentation, motorisation, irrigation).
Si de nombreux essais sont encore en place sur les differentes unités,
les résultats présentés commencent n6anmoins 3 refleter le fonctionwwcnt en
autonomie du module intégré.
Compte tenu de sa vocation expérimentale, un bilan économique r&l du
module ne semble pas réaliste. Cependant, la collecte cysti;matique deâ donn?+~-
et des performances du matériel en place contribuera à l'évaluation
agro-économique du projet "production continue de biogaz pour la petite
motorisation rurale".
2 .
l- MJITE DE PRODUCTION AGRICOLE
Globalement, la saison sèche 1983-1984 est caractérisee sur l'Unité par 3
types de cultures :
- 1 sole fourragère de 1 700 m2 mise en place à partir de Mars 1984.
- 1 sole maraîchère
de 600 m2 plantée en decembre 1983.
1 "jachGre" de niébe fourrager implantee au fur et à mesure des récoltes
maraich&res.
Suite à des conditions d'irrigation Pr$aires en Avril et Mai, les
f'oLlrrdges repiquPs n'ont commencé à se développer qu'en Juin. Les productions
et rendements seront mesurfs en saison des pluies et consignés dans le rapport
co,rrespondant.
Le nieho fourrager, semG au fur et à mesure des récoltes maraichères, a
donnG des resultats satisfaisants. La production de matière verte (fanes +
rlousse) peut-î;tre rstiméc à 2 tonnes soit un rendement de 16,J tonnes/ha et un
disponible fourrager de XKI IIF. Cette production a permis l'alimentation
correcte du brtail durant la poriode de "soudure".
11. Bilan des productions maraîcheres
La campagne a début6 bien avant le début de la saison sèche chaude
(,It~nv-ier 1984). Nous avons donc fait un bilan de toute la campagne maraîchère,
toit pour la @riodo de Janvier à Juin 1984.
De ,lanvier à Mars, la sole maraîcher-e a été arrosée manuellement
(arrosoir}.R partir d'Avri1,
le système d'irriqation était mis en place. En cas
tic dGficit en eau ou en biogaz, la prioritG d'irrigation était donnée au
marajchagc u (tableau no2 ).
Les rendements en tomates (rossol et small fry), en oignons (texas qrano)
et en choux (acre d'or) sont satisfaisants et comparables à ceux enregistrés en
année favorable à la ferme irriq&e du CNRA.
Tablea[u 1 - cultures maraîchères : surface, production, rendement -
-.
surface cultivée
Production kg
Rendement tJha-
m2
-
-
-
Tomates ler date
528
61
-
247
3 8
-_-~
201
23
- -
584
4 5
---_~
Choux acre d'or
44 -
120
27 ---
- - - - - - - . - -
- - -
c__---_-.
.-=
.*
--111111111-1
3.
On notera que pour cette premike annee :
La surface cultivér est réduite (surface utile = 414 m2 ; surface totale =
600 m2 ) .
- Le compost bioqaz n'a pas été utilisé sur le maraîchage. (du fumier l!j t/ha -
ai cependant kté Epandu sur la sole et enfoui à la charrue).
_. Les différentes prtiuctions ont essentiellement été vendues au personnel du
CNRA. L'argent provenant de la vente du maraîchage (157.500 CFA) a été utilisé
pour l'achat du petit matériel. Au ler Juillet 1984, 130.000 F.CFA avaient
alinsi étP dépensos.
-. Le maraîchage est un des 2 ateliers produisant des ressources financieres
dans une installation hiogaz TRANSPAILLE. Ce sont les résultats financiers qui
motivant les acquéreurs éventuels de ce type d'installation.
RGsul tats uour 1984
380 FCFA/mZ surface utile,
263 FCFA/mZ surface totale.
Suite aux problèmes d'exploitation en début de culture, un bilan
Cconomique plus poussê n'est pas envisageable en cette première année.
Perspectives de maraîchagth pour l'année 1984-1985
.._-
-
La mise en plaw dtls pépinières se fera fin août 1984.
La superficie du maraîchage sera augmentée (1000m2 ST). Les cultures
r,iiivantoî seront -iwplantPes : tomates, choux, oignons, melons, pasteques.
Compte tenu des essais mis en place sur les fosses de finition du compost, les
W5t.s agronomiques sur lc maraîchage ne pourront être effectués cette année.
12. Couverture dPs besoins en eau des cultures
Le tableau no2 donnr la couverture des besoins en eau par irrigatian
biogaz de Mars à Juin 1984. On peut remarquer que la majorité du déficit est
causée par des disponibilités en eau réduites au niveau du puits. Le seul
cléficit en biogaz, encouru durant la 2ème décade du mois d'Avri1, est dij à une
brusqur chute de température (CF courbes en annexe).
En cas de doficit, la priorité d'irrigation a été donni$e au maraîchage
Ltfin de préserver les cultures de rente directe. Compte tenu de la production
de biogaz moyenne durant la saison sèche chaude, la durée d'irrigation maximale
est de 2 heures par jour ; ce qui représente la couverture des besoins en eau
cl'urw sole de 2500 rn2 de Mars à Juin (10 mm/j). Ce résultat tient compte des
c.aractGric;tiqucs d'exhaure et d'irrigation en place sur l'unité.
En pratique, les problèmes de réseau d'irrigation et les disponibilités
rGduites en eau ont considérablement diminué la durée maximale d'irrigation et
par conséquent la surface irrjgable.
I. r
-1II--II-.
-__-
.---
-*
iableâü no 2 : '
4
saisûn seche chai.iUe 1384 - Couverture cies hesûi ns en eâu par irrigâtion biogaz
SURFACES CULTIVEES (MZ)
BESOINS EN
COUVERTURE DES BESOINS (%)
DECADES ,
. EAU TOTAUX
CAUSES DU DEFICIT
Fourrage
Maraichage
Niébé
h3/j)
Fourrage
Maraichage
Niébé
1
1 700
600
2 6
7%
100
en eau
NARS
2
1 700
600
22
8 4
8 5
Dispinibilité
II
3
1 700
600
24,5
62
100
4,
II
1
1 700
600
2 4
67
100
Disponibilité
en eau
#RIL
2
1 7ofl
300
600
25,5
4 6
1OQ
100
Déficit gaz
3
1 700
300
600
2 4
4 0
100
100
Disponibilité
en eau
1 700
300
600
2 3
58
100
100
Fuites réseau irrigation
MAI
:
1 700
300
600
2 4
4.5
100
100
Disponibilité
en eau
3
1 700
1 200
2 6
4 5
73
1,
II
1
1 700
1 200
2 5
5 2
6 8
Fuites réseau irrigation
JUIN
2
1 700
1 200
2 4
100
100
3
1 700
1 200
2 5
100
100
5.
2- UNITE D’ELEVAGE ET DE PRODUCTION DE FUMIER
A partir du 25 Avril 1984, 2 bouvillons de 250 à 300 kg ont été
introduits sur 1"unité afin de mesurer la production et la composition du
fumiier avec 4 animaux en place (trait + embouche). Compte tenu du type
d'alimentation distribué pendant la période des mesures (fanes légumineuses t
concentre), les refus alimentaires sont inexistants.
P r o d u c t i o n d e f u m i e r e t d e fécès d u 25.04.84 a u 29.06.84 ( 6 6 3.)
Input
Poids brut
MS
Poids sec
-
-
-
Litilsre (paille de mil)
1414,3 kg
90 %
1272,3 kg
Output
-
-
Fumier
5614,5 kg
37 %
2077,4 k g
La production de f6c6s obtenue par difference est de 804,5 kg MS. Si l'on
tient compte des résultats du précedent rapport, on peut estimer la production
dc féces des bouvillons :
Donn6e
Boeufs de trait 400 kg
3,8 kg MS/tête/j
d'où
Bouvillons 250 à 300 kg
2,3 kg FlS/têt.e/j
La production journalière de fumier est de 31,5 kg MS, la composition
6tant voisine dc 60 Y paille , 40 % f6cès.
Los disponibilités réduites on paille ne nous ont pas permis d'augmenter
161 taux de litière ct d'approcher ainsi la charge maximale du fermenteur fixée
à 42 kg MS/j.
3- UNITE DE PRODUCTION DE BIOGAZ ET DE COMPOST
Les résultat< concernant le fermenteur Transpaille durant la saison sèche
chaude (SSC) sont ainsi présentés :
- résultats de production de biogaz et de compost ,
- bilans globaux (matière, carbone, azote).
31. Production de biogaz
a ) R é s u l t a t s g é n é r a u x
Les relev6s journaliers concernant Je fonctionnement général de l'unité
sont présentés en annexe. Los bilans hebdomadaires sont donnés tableau no3 et
figure n"1.
Durant les 4 mois de SSC, le fonctionnement du fermenteur est caractérisé
par une charge moycnnc dr 28 kg MS/j, Fait 67 X de la charge maximum
admissible. La tempcraturc du fermenteur varie de 29°C en Mars à un maximum de
35" C en Mai.
fig.nV.. I_
%lisOn &cha chaude
- - - 19&4 - Production bïogaz, charge mcsrsique et
tamphatunt moyrnnr du frrmrntcur
,
-. IL--
iJ/uyw II a5 L-L
l A---
IKuuul t 1udûSre5
-.-.-
A
miïgt I@fs
Production biogaz
/”
‘\\
---*- -- Température moy. fermenteur
-.Y---
V
/
---=--J’
.
<
I
Ma-i
Juin
7.
Dans ces conditions de fonctionnement, la production de biogaz varie entre 5 et
7 m3/j, la moyenne calcul% étant de 6 m3/j, soit 0,67 m3/m3 fermenteurJj.
Etant donné les variations de charge et de température, le rendement
moyen , exprimé en m3 biogaz/tonne MS introduite, n'est considéré que comme un
Indicateur du fonctionnement. D'un point de vue expérimental, le calcul du
rendement nécessite en effet une charge constante durant un temps supérieur au
temps de rétention (voir 3.1 b).
Le fonctionnement mécanique du fermenteur n'a posé aucun problème
particulier durant ces 4 mois.
b) Influence de la température
L'influence de la température du fermenteur sur la production de biogaz
ne peut être étudiée que dans les conditions suivantes :
- charge du fermenteur constante,
- régime continu,
En d'autres termes, la charge doit rester constante pendant un temps
supiirieur au temps de rétention.
Durant la SSC, nous ne disposons pour ainsi dire pas de telles
conditions,
sauf dans le cas suivant :
!;emaines 532 - S33 -S34 :
26,l <charge <27,9 kg MS/j
^-
Charge moyenne
=
26,7 kg MS/j
Production biogaz moyenne =
5,3 m3/j
température
=
31,8 à 32,Z"C
Semaine S35 - S36 -S37 :
26'1(charge< 3!,2 kg MS/J
.
- -
Charge moyenne
=
28,4
Production biogaz moyenne =
6,5
temperature
=
34,l à 35°C
C'est la température qui explique que la production de biogaz soit
supiirieure pendant les semaines 35 à 37 par rapport aux semaines 32 à 34. La
différence de charge (1,70 kg MS) ne suffit pas à expliquer la différence de
production de biogaz.
Ceci est un exemple, dont l'interprétation est extrêmement délicate.
Il serait envisageable de collecter des données d'une année entière sur
ordinateur et de rechercher ensuite des périodes suffisamment longues OU la
charge est restée constante. Dans ce cas, les résultats seraient interprétés en
i5tudiant l'influence de la température.
cl Composition du biogaz
Pendant la SSC, des analyses de biogaz ont été effectuées 2 fois par
semaine à la sortie du fermenteur (mesure du CO2 par un appareil portable
I-YRZTE).
Tabkau no 3 : Moyennes hebdomadaires - Production de biogaz, charge massique,
température et rendements -
-t-
Y.iméro( 11
Charge MS
Prod.Moy.
!end.moyen
'roduc.moy.
'empérature
de
Moyenne
bio'gaz
m3 biogaz/ 13 biogaz/
"ermenteur
Semaine
(kg MS/j)
(MW)
tonne MS)
13 ferm /j
Mini/Maxi
("C)
-
S24
30,2
5,9
195
0,66
28,1/30,1
S25
28,5
5,8
204
0,64
28 /29,6
S26
28,2
696
234
0,73
29,9/31,1
S27
24,2
692
256
0,69
29,2/31,5
S28
26,l
6,9
265
0,77
33,1/34/6
S29
23,5
692
261
0,69
-/-
s30
26,3
5,3
202
0,59
33,7/32,4
s31
25,7
538
226
* 0,64
31,7/32,4
S32
26,l
591
198
0,57
33,2/32,5
s33
26,l
534
206
0,60
31,9/31,9
s34
27,9
595
198
0,61
32 /32,5
s35
28,l
6,4
228
0,71
34,1/34,8
S36
31,2
635
208
0,72
34,2/35,1
s37
26
635
253
0,73'
-/-
S38
31,3
696
213
0,74
34,3/34,9
s39
26,3
535
219
0,62
32,5/34,3
s40
32
531
159
0,57
31,3/32,8
s41
40,8
537
140
0,63
-/-
-
-
-
(1) Sl correspond au démarrage du fermenteur en Septembre 1983.
,. .-
-I
._-_,_-_
--9Nl”lll”ll-.*
Y.
Les r&ultats sont les suivants :
(% 1102) = 46,9
(% CH4) = 1 - (x CO21 = 53,l
En fait, ces résultats sont assez imprécis. Des analyses par
chromatographie en phase gazeuse (CPG) ont été
effectuées à l'ENSUT (Dakar).
Seuls 2 échantillons ont été dosés ; les résultats sont les suivants :
(% CH4) = 61,3
(% CO2) = 38,7
CONCLUSIONS
- -
._ Le FYRITE minore le taux de CH4 contenu dans le gaz. Il ne nous donne qu'une
indication sur la teneur en méthane ;
-- Le biogaz a un taux correct en CH4. Connaissant précisément le pourcentage en
CH4, on détermine le pouvoir calorifique inférieur du biogaz :
C = 8 500 x (% CH4) = 5210 kcal/m3 (pc1 CH4 : 8 500 kcal/m3)
Cette valeur sera utilisée pour le calcul du rendement du moteur (voir en 4.2).
Un appareil de CPG est disponible à l'ENSUT (Dakar). Il serait donc possible
“ _
de doser régulierement le CO2 et le CH4 du biogaz par CPG. La station de
Technologie Alimentaire de 1'INRA (Villeneuve d'Ascq) fournira le protocole de
dosage de ces gaz.
Une campagne d'anal.yse est p&vue à partir de Novembre 1984.
cl) Remarques concernant le mil ieu de cul ture = le Ph
Le pH du milieu de fermentation a et.6 suivi pendant les mois de Mai et
Juin et mesure dans la trémie et la fosse de réception des effluents. Les
mesures sont faites 2 fois par semaine :
Moyenne : - pH trémie = 7,50
- pH fosse = 7,40
Le milieu est légerement alcalin. Dans la trémie, le pH est un peu plus
iklevé que dans la fosse ; en effet, des acides sont produits lors de
l'acidogénèse et concourent à abaisser un peu le pH en fin de fermentation.
Aucun accident de pH n'a eté signalé au cours de ces 2 mois, les mesures
sont restées stables ; ceci tient au fait qu'auc'un changement de substrat n'a
É)té effectué durant la période des mesures.
e) Dispositif de protection thermique du fer-menteur
Le dispositif est décrit dans le précédent rapport. L'effet sur l'écart
de température mini/maxi et sur la température moyenne du fermenteur est donné
figures ri"2 et 3.
I...---.-~u
.,/.*
-----.s---
FGg. n’ 2 _ flnftuancr du talus dt protection suc #a temp&ature d+ termuntatior
- - - - -I_-_-..-----
Moyennes h6bdomadaires
- - Température mini. fermenteur
4 --•--- Température mki. fermenteur
A T muy. : 1,8 Oc
AT moy : o,g”c
I
35
----2%
33
31
31
3 0
29
2%
27
26
protection thermique
25
Décembre
!
Janvier
M~yQnnQs
hibdomadaires
TIOC 1
---.---
kflpéralufe moxi. extérieure
-.A.-
Ternpérofure mini. extf%eure
Temptk3ture m o y . fermenttir
T\\
/--
39 -
1 \\
/
--Y
1
\\
\\
C-- /’
//‘\\
/
‘.
i
‘\\
/
/
37-
/
\\
J
/k--J’
ff--
33-
3i -'
29 -
27 -'
25 -
Pose %US d e
protection thermique
23 -
21-
19 -
.
?7-
î2.
La pose du talus de protection thermique permet une diminution de 50 % de
l'écart de tempGrature mini/maxi (figure n"2). Le dispositif augmente par
ailleurs l'inertie thermique de l'ensemble, ce qui se traduit par un
aplatissement sensible des variations de température moyenne par rapport aux
conditions extérieures (fig. n"3). Ces résultats devront être confirmés par des
mc?sures similaires en saison sèche froide. Toutefois, il semble que ce
dispositif soit particulièrement adapté aux conditions requises par une
installation de fermentation et sera retenu pour les prochains montages. A
partir de Juin 1984, des relevk journaliers de la température ambiante sur le
s-ite (Mini et. Maxi) seront effectués systématiquement. Ces données nous
permettront d'&tudier le bilan thermique du fermenteur afin de proposer un type
de protection ou de réchauffage adapté à chaque zone d'implantation.
32. La production de compost
a) Rikul tat‘s généraux
les effluents fermentés sont Gvacués 1 à 2 fois par semaine en fonction
dl? la charge admise dans la trémie. L'opération nécessite 2 personnes pendant
45 à 75 minutes. Les rkultats de production d'effluents sont précisés dans le
bilan matière (voir 3.3). On notera la differenciation des termes suivants :
- fumier
: correspond à la matière évacuée de l'étable et chargée dans le
fermenteur,
- effluents
: correspond au fumier digéré qui est évacué de la fosse de
réception du fermenteur et mis en finition dans les
compostikes ;
- compost
: correspond au produit fini ou en cours de finition, destiné à
l'epandage sur les soles de l'exploitation.
b) Compostage en fosse
2 compostières ont été creusées et cimentées au mois de Mai (matériel +
main d'oeuvre = 20.000 CFA/compostière).
Elles sont destinées à recevoir les
affluents évacués du fermenteur. Dans la Eème fosse, les effluents sont
melangés avec du phosphate naturel, épandu au fur et à mesure du remplissage.
L'évolution du compost sera suivie pendant 6 mois (dosage de MS, d'azote, de
phosphore).
Ces expérimentations visent, d'une part à vérifier le bon déroulement de
la fermentation aerobie, et d'autre part, à mettre au point une fumure
phospho
-organique.
c) Essais agronomiques
- Des dosages (FI, P, K, Ca, Mg) seront effectués sur le compost pour
quantifier sa valeur fertilisante.
- Le compost produit pendant les 4 premiers mois de l'année 1984 a été
i;pandu sur les parcelles de la solo C en juin. Un certain nombre d'essais ont
irté mis en place pendant l'hivernage pour tester la valeur agronomique du
C:ompost en terme d'konomie d'engrais minéraux,ainsi que sa valorisation sous
irrigation de complément.
13.
33. Rilan matière, carbone et azote
Les 3 bilans permettent de schematiser l'entrée et la sortie des produits
dans le fermenteur :
a:, biilan matière (fig. 4.1)
* de Mars à Juin 1984 -
'l'apport de substrat pailleux dans le fermenteur est de 3,4 t MS (soit
0,5 t de produit brut à 40 % MS) ;
- la production totale de biogaz est de 727 m3,
La perte de MS est d'environ 30
à 32 % au cours de la fermentation méthanique
en continu.
* Ca'lcul théorique de l‘apport d'eau dans le fermenteur pendant la SSC -
(cf. calculs en annexe 9). Au niveau du fermenteur,
l'eau est perdue :
- d'une part : par Gvaporation,
surtout au niveau de la fosse de
réception des effluents. Par semaine 334 1 soit pour la SSC : 5,8 t.(Ces pertes
sont peut être sur-Cvaluees
: il existe une croûte à la surface de la fosse qui
limite l'évaporation).
- d'autre part : dans les effluents évacués de la fosse de réception du
fermenteur. Ces effluents sont plus humides que le fumier à l'entrêe et de
l'eau est exportée à chaque evacuation. Par semaine : 383 1 soit pour la
SSC:6,7 t.
- les pertes totales d'eau sont d'environ 717 l/semaine. Ce sont ces
pertes que l'on compense en apportant chaque semaine un complément d'eau dans
la fosse. Pendant la SSC, on peut estimer globalement cet apport à 12,5 t
d'eau.
- ceci n'est qu'un calcul théorique qui serait à vérifier
expérimentalement.
bl) Bilan carbone (figure 4-11) -
Des prélevements de fumier et d'effluents ont été faits en avril, en Mai
et en juin (2 à 3 fois/semaine).
Ces prélèvements ont été mélangés ensemble,
séchés et broyés ; seuls 4 dosages de C ont pu être réalisés :
-~
I Effluent 1
35,2 x
I, _ BILANS MATIERE ET CARBONE 14.
c I I%IIYf
APPORT
D ’ E,AU
12,5 t
BIOGAZ
FUMIER
727 ,3
3,Gt. M S
+ 5. ‘1 t EAU ( HUMIDITE 1
EAU
0 ’ EVAPORATION
F O S S E D E
RECEPTION
F E R M E N T E U R
D E S
EFFLUENTS
1: - B I L A N MAT1 E R E
( MARS , AVRIL , MAI. JUIN 198L )
BIOGAZ
358 y9 C
FUMIER
1197K9 ,c
A
EFFLUENT
c4=
F E R M E N T E U R
F O S S E
DE RECEPTION
\\
D E S
EFFLUENTS
II, B I L A N C A R B O N E( MARS , AVRIL . HAI, JUIN 1984 1
15.
En considérant que le milieu.liquide du fermenteur à la même teneur en
carbone au debut à la fin du bilan (cela n'a pas pu être vérifié), les 1197 kg
de C fumier produisent 358 kg de C biogaz (31 X) et 851 kg de C effluent (71
Y). Environ 1 C/3 du fumier se retrouve dans le biogaz, les 2 CJ3 restants sont
exportes dans l'effluent.
Le détail des calculs est donné en annexe 9.
c) Bilan azoté
Des dosages d'azote total (méthode Kjeldhal) ont été réalisés sur des
échantillons secs de fumier et d'effluent (mêmes prélèvements que ceux décrits
en b).
Echantillons
Teneur en N (%)
.~I Fumier 1
15,50
I
I
1 Effluent 1
15,75
I
1
D'apr6s ces donnees,
le bilan azot6 présenté (cf. calculs en annexe 9)
montre que ces pertes d'azote, de l'ordre de 23 X, scxitélevées et dues, soit à
l'evaporation de NH3, soit à la dénitrification.
El(llF : Il aurait fallu vérifier que la teneur en N du milieu liquide est la
?$iïï? au début et à la fin du bilan (mêmes concentrations le 1/3/84 et le
30/6/'84).
En conclusion, ces bilans sommaires, car réalisés avec très peu de
donn?es,
ne donnent qu'une idée approximative des transormations et
exportations d'éléments dans le fermenteur. Cependant, l'importance de ces
rssultats nécessitera dans les prochains mois une expérimentation plus poussée
avec notamment un plus grand nombre d'analyses chimiques. Un protocole
d'expérience est donné en annexe 10.
4 - WNITE D'IRRIGATION ET D'UTILISATION DU BIOGAZ
Au cours de la saison sèche et chaude 1984, l'utilisation essentielle du
biogaz a ét6 l'irrigation des cultures maraîchères et fourragères. A compter du
15 Juin 1984, date de la premiare pluie, la famille du concierge, logée sur le
ci'te, a utilisé le biogaz pour la cuisson des repas et l'éclairage. Cette
utilisation particulière est possible en saison des pluies suite à la réduction
de l'irrigation.
41. Bilan de l'utilisation du bioqaz
Le tableau no4 et la figure no5 récapitulent les utilisations du biogaz
de Ma,rs à la premii?re pluie enregistrée le 15 juin. Les pertes sur le circuit
gaz sont très importantes, 14 % de la production totale ; les mesures
effectuées montrent qu'elles varient entre 840 et 900 litres/jour en fonction
du taux de remplissage du 9azonGtre.
Apres vérification du réseau, il s'avère
que les pertes sont localisées dans le "ballon" de stockage.
16.
Des pertes de mCme ordre de grandeur (30 l/h) ont été enregistrées sur la
stat;ion b-Fogaz de Lossa au Niger. Le revêtement du ballon avec un enduit
spécial permettrait de rikluire les fuites ; des contacts seraient à prendre
avec le fabricant.
L'évacuation du biogaz correspond à des surproductions ponctuelles
entrainant une pression trop élevée dans le gazomètre.
Les courbes production/consommation
journalière sont données en annexe.
Tabl\\eau no 4 : Saison sèche chaude 1984 - Utilisation de la production de
biogaz en période d'irrigation.
Pertes
Evacuation
Consommation
l
circuit
sur pression
groupe
gaz-860 l/j
(m3)
(m3)
26,7
161,2
I
596
1
25,8
I
13,4
128,6
l
189,5
26,7
l
27,9
l
134,9
88,5
12,0
10,2
l
I
66,3
-~-_I_-
639,3
91,2
57,l
491,o
sF;che chaude
Figure no5 - Organigramme d'utilisation du biogaz -
Pertes
- 9Î,2 m3 - 14 %
Production 639,3 m3
Evacuation* - 57,l m3 - 9 %
Potent iel utilisable
tUtilisation
- 492,O
- 7 7 %
86 %
Les évacuations correspondent à des surproductions momentanées entrainant
une surpression dans le gazometre.
II.
.-
- _ . - _ _ - _ .
.
_
..-
_.__ -
. - - - .
-
Î8.
5 -- RESUME DES PRINCIPAUX RESULTATS
les résultats suivants obtenus durant ces 4 mois de saison sèche chaude,
viennent compléter le référentiel technique du module expérimental :
- bonne tenue d‘une culture fourragère de niébé entre maraichage de saison
Gchc et céréale de saison des pluies :
- dans les conditions du marché à Bambey en 1984, le produit brut des cultures
maraichères (30 :Y, oignons, 10 % choux et 60 X tomates) est estimé à 2.630.000 F
CFA à l'hectare,
- la production de fécès avec 4 animaux en place (trait + embouche) est de 12,2
kg NS,/j et représente 30 % de la charge maximale admissible dans le fermenteur
(42 kg MS/j). Le taux de litière à apporter est donc de 30 kg/j.
-. avec une charge de 28 kg MS/j, correspondant à 67 % de la charge maximale, la
surface irrigable est de 2.500 m2 dans les conditions d'irrigation du module
(aspersion à 50 m HMT).
- le dispositif de protection thermique du fermenteur est à retenir pour les
prochaines installations ;
I. la perte de matiGres sèches dans le fermenteur est de 30 à 32 X , en première
approximation, les pertes d'azote sont estimees à 23 %.
dans 1'Gtat actuel des réglages, la motorisation biogaz permet une économie
, P
de fuel de 60 Y,.
6
- CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES
Pour la fin de l'année 1984, le programme Transpaille s'articule autour
de 3 axes de recherche-développement :
1. constitution d'une base de formation intégrée au module expérimental dans le
cadre du programme national Biogaz.
2. Coopération avec d'autres programmes de recherche du département systèmes et
transfert, notamment les programmes :
Ferti’l i s a t i o n e t é c o n o m i e d ‘ a z o t e : 3 tests seront mis en place :
a) tests d'évolution du compost en phase de fin ition : la fixation d'azote au
cours du compostage compensera t-elle la perte d 'azote au cours de la
fermentation néthanogène ?
b) mise au point d'une fumure phospho-organique : l'apport de phosphate au
compost permet t-il l‘obtention d'un bon engrais phospho-organique ?
c) tests agronomiques du compost sur mil et arachide, en pluvial strict et sous
irrigation de complement. Le compost permet t-il d'économiser des engrais
minéraux ?
*r ,I
..-.-
-
----
19.
Machiini cme agricole et post-récol te
Des tests de fonctionnement de machines agricoles (décortiqueuses,
moul-ins) seront faits sur l'installation, en utilisant le biogaz.
3) Pr646veloppement de la filière Biogaz au Sénégal, avec l'installation d'une
unit6 de démonstration Transpaille dans la région des Niayes.
Par ailleurs, et toujours dans le cadre de l'évaluation des possibilitk
de développement, des premiers contacts seront pris avec les industries
mfita'lliques de la place et le crédit agricole.
20.
BIBLIOGRAPHIE
- FARINET (JL.) - SARR (PL) - (1984)
Production continue de hiogaz pour la petite motorisation ruraJe,
Rapport no11 - Présentation, donnéesde fonctionnement et premiers
résultats obtenus en saison sèche froide -
Programme EMIRAT - AFME/GERDAT/ISRA.
- LE:FEVRE (8,) - (1981)
Unité Expérimentale de production de biogaz de Lossa -
république du Niger
- LEQIJEYJNE (T.) - (1981/15X33)
Le biogaz au Niger - 16 mois de fonctionnement de l'installation de
Lossa en milieu paysannal. programme EMIRAT - AFME/GERDAT.
- TRAN MINH DUC - (1978)
-ferme expérimentale des cultures irriguées -
bilan de 5 annoes de fonctionnement CNRA Bambey
,/ .I
--IwII-I-m<IIII
-m--1--
ru
21.
-
A N N E X E S
1
-
ANNEXE 1 -
MARS 1.984 - PRODUCTION G---l ET CONSOMMATION C-=-l DE BIOGAZ -
i3
7
H
5
4
b
2
1
ra
1
3
Y
7
Q
11
1 3
1 5
1 7
1Q
2 1
2 3
2 5
2 7
2 Q
3 1
JOW
ANNEXE 2 -
_-.
E T C O N S O M M A T I O N t
> LIE BILIGAf .-
? ?
C.HAf?GE HOYENNE - 25.4 KG MS / ir -4. TEW~ATURE MOYWNE t-C> - 32,3<T<3Z9
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11 13
15
17
19
21
23
25
27
2«
31
JOUR
I
~
-‘-s--II-
t
ANNEXE 3 -
MAI 1 9 8 4 - PRODUCT IOP: ( > ET C O N S O M M A T I O N (-b --> D E BIOGAT: .’
CHARGE M O Y E N N E - 2H. I KG MS / J - TEMPERA TlJRE MOYENNE 02 - 33. I q7-c 33. fj
e
-
8
I
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1
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+
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7
9
11
13
15 17
19
21
23 25 27 29
3r
JlXJf2
AANEXE 4 -
JLIIN tQQ4 - PRODUCTION
G-4 E T CONSDMMATION Ce-> D E RIDGAZ - -
e
7
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A
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I
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a
2
1
GI
1
27
c
Rnnexe na 5 : Unité de production de biogaz et de compost -
Fiche de suivi journjalier
MARS 1984
-
-
1T1 ---
'empérature
Num6ro
jour
Charge :Brute
Matière
Production
Fermenteur
Semaine
(kg)
sèche
de biogaz
---
0)
(Wj )
Mini
Maxi
---w-
-
- - -
54,9
5,577
27,5
30,4
59
5,758
26,8
30,l.
5,858
26,5
29,l.
5,848
26,2
28,6
-
-
5
48
5,428
26,8
30
6
5,527
26,8
28,8
7
49
5,693
28,l
28,6
8
5,706
28,l
30,5
9
50
6,092
29,l
30,6
10
6,020
28,9
29,4
11
6,1169
28,l
29,6
-.<-----
-
-
-
-. -m--m
12
69,5
47 -
5 , 6 7 7
29,2
13
5,973
29,3
30,2
14
;p5
6,400
28,8
30,13
26
15
76
43
6,752
28,8
31,s
16
76
48
6,730
29,8
17
62,5
7,382
31,3
32,!;
18
6,990
31,4
32,2
_--_-_-.
II-
- - - -
_-.---
19
42
6,379
30,8
33,3
20
6,135
29,6
27
21
53
5,877
27,l
29
22
7J,5
5,730
27
29 $5
23
58,5
48
6,046
27,9
31,3
24
371
6,488
30,3
32,O
25
6,703
31,5
33,8
-
-
-
---,
26
76,5
41
6 , 7 4 9
33,2
34,4
27
6,737
32,9
34,s
28
28
2 5
48
6,364
33,2
35,7
29
7415
7,018
30,8
34,4
30
69,s
44
7,144
34,4
34,7
31
39;,5
7,183
32,2
33,:3
- -
Annexe no 16 : Unité de production de biogaz !et de compost
Fiche de suivi journalier - ;
AVRIL 1984
Température
Vuméro
jour
Charge Brute
M&.ière
Production
fermenteur ("C)
Semaine
p;e
de biogaz
en
( Wj )
Mini -
Waxi -
28
7,107
3 5 , 2 -
---I_I
72
77,5
j55,8
6,818 6,973
52
6,466
29
72,5
5,871
50
5,848
24,5
5,820
33
5,566
31,6
32,4
- -
- - - -
80
5,296
30,4
34,2
75
5,384
32,3
74
4,829
30
74,5
Fuites
29,9
34,8
53,5
5,207
32,4
32,5
29,5
5,420
31
32,6
5,398
31,4
32,6
.--
- -
-
-
16
77
5,377
31,3
3 3 , 8 -
17
73,s
5,758
32,2
18
64,5
5,943
31
19
75,5
6,163
20
60
6,013
32,8
21
26,5
5,656
32,7
22
5,637
32,5
-c
23
5,020
32
24
84,5
5,089
31,7
32
25
79
5,014
31,6
32,6
32
26
. 73,5
5,130
31,4
32,8
27
85
5,257
31,4
32,3
28
53,5
5,658
31,8
29
5,052
31,9
142
3
5,552
31,6 -
!
---Ic_-.-
‘l-P
Atirll~::c n” 7 : Unité de production de biogaz Lt de compost
Fiche de suivi journalier ;
I
Température
Numéro
jour
Chaq;Ekute 1 M;;i$e
Production
fermenteur ("CI
Semaine
d($yy
--
90
5,007
31,6
90
5,297
90
317
5,178
4
90
5,452
31,4
32,l
5
8 5
6,174
31,7
6
5,321
32,6
90
5,604
32,7
32,8
9 0
5,509
31,4
32,5
9 0
5,406
31,9
32,3
9 0
'0
5,512
32,5
9 0
!5
5,520
3: 3
31,7
71
5,919
32’
32,6
5,230
32,2
33,5
-_1..
14
5,722
34,9
15
5,948
16
6,182
17
j5
6,588
33,7
34,6
18
7,015
34,l
35,5
19
$9,5
7,222
34,l
34,s
20
6,506
34,2
35,l
--“.
21
6,601
33,6
35,l
2 2
6,346
34,fI
35,2
33
6,150
36
24
3 2
6,437
panne
2 5
6,187
indica.
26
64
6,918
températ.
2 7
6,734
-
-
2 8
100
1695
6,544
29
100
6,907
3 7
3 0
100
7,391
31
6,258
/
-;
---
--
,:nfwxc~ ri" 8 : Unit6 de production dr biogaz et d
mpost -
Fiche de suivi journalier
-
--
T Températur#e
jour
Charge Bri
Natièr
Production
fermenteur ("Cl
skhe
de biogaz
--- --- .-~-
(kg)
(% )
m3/j
Mini
Maxi
Mini
Maxi
_.-._---
- - -
.-m-h .--.
1
100-
6,262
3anne
23
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6,632
Yndic.
23
28
3
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t"
28
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-
- -
-
100
38
6,369
23
41
100
6,433
26
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100
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28
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35
6,794
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100
6,589
34,2
35
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41
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30
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28
41
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11
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26
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1.2
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33,4
34,4
23
39
13
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24
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32
15
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23
33
16
33
5,911
31,s
34,2
23
32
17
5,031
32,5
33,6
26
32
_-- -.__ ..- -_.._._._ -.
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-
-
-
--1_
-1_1 -._-- -
-
1.0
5,149
32,5
23
34
19
Fuites
32,7
23
35
20
4, 750
21
31
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34
5,018
28,8
32,8
25
32
22
5,035
22
32
2 3
29
5,692
23
33
24
5 , 1.1.3
26
36
.-----.-.---- - - - - -
- - - -
-
- - - - - - -
25
143”-‘
34
5,614
>anne
24
35
26
1511
5,691
indice
23
33
27
150
5,669
t"
24
31
41
28
150
5,557
23
34
29
150
5,800
23
34
30
100
5,800
.-..----
-
-
-
l
- ‘--
qr, '3 ,
Annew 9 - Calcul des bilans matière, iarbone et azote -
4 3
+$' '$
.a '4'
1 - BILAN MATIERE -
- Calcul de l'exportation d'eau bar les effluents :
(humidité pff-luent) = (produit brut) '- (MS) = 14,l - 2,3 = Il,8 t,d'eau
'+
(humidit?? fumier) -, (produit brut) r (MS) = 8,5 - 3,4 C 5,l t d eau
Expor*tation d'eau ~vcc ?es effluentc ;; 11,8 - 5,l = 6,7 t
mit par semaine : 6 700,'17,5 = 380 kgj
soit à ~PU 126s
: 383 1 d'eau/semaine! (1)
~--
- Estimation dc l,? perte d'eau pjar évaporation au niveau de la fosse :
';urfacc = 5 m?
Evaporation jocrrn~l iZlrc (rGsultats de 'la station de BIOCLIMATOLOGIE -- CNRA )
Rambey
Mars 1984
= 10,15 mm/j - Avril 1984 + 9,7 mm/j '- Mai 1984 = 10,51 ww'j
Juin 1964
= 7,t?5 mm/j
soit une mo,ypnne dtl 9,55 mm/j
1Jcrt.r d'eau : 9,55 x 5 x 7 = 334 1 d'$u/semaine- (2)
soi t: pour la (*) C;?;C : 334 x 17,5 = 5,j8 t
- Total dey ,wrteS d'eau :
(1) .+ (2) = 334 .+ X3 = 717 1 /semaine
-TzÏ:--ii;z~T7 ssc : 717 x /17,5 = 1.2,5 t
II - BILAN CARBONE
1. Carbone contenu dans les gaz (Cl)
-
-
-
production biogaz
: 717 m3
443 m3 CH4
Composition "
: Cll4. = 61 % soit
284 m3 CO2
CO2 = 39 x
1 1
Volume molaire on conditions TPN : 22/4 I
Condition de mesure : tempPrature moyinne : 30°C soit 303°K
pression moyenn+
: 1020 Mbar
d'oi, volume molaire dans les conditiods de mesure :
V = 22,4 x 1000 x 303 = 24,4 11
mm
Flasso del carbone contenue dans les gaf (C = 12 g) :
CH4 : 443 x 12/74,4 = 218 kg
j
CO2 : 284 X I.2/24,4 = 140 k g
1
Total = Cl q358 kg
(*) SSC = saison sèche chaude (Mat-s, #,vril, Mai, Juin)
/
-1.m---.--
.--..--.-_.^-..
_---
~ -
- - - _ - - - -
- - - “ -
2. Carbone du substrat (C2) :
Hoyennc des analyses : 35,2 % C
(juantiti; de fumier
: 3,4.103 kg PIS ;
id'oi: C2 = 1197 kg C
1
. . 'Carbone dc l'cffluont (C3) :
'
.----------
Moyenne des analyses : 37 % C
QuantitB d'ilfflucnt : ?,3.103 kg MS
cf'oi? c3 -
851 kr1 c
-i-._
4. i?ilan
.~
I.r bilan eût CCJrrect si C2 - C3: = Cl - Dans notre cas on obtient :
c.2 - C3 I- 346 kg clt Cl = 358 kg.
:
III - BILAN AZOTE : CALCULS
1.05 qudntitGs de rriatiGrc (wbc *at Pt effluent) sont similaires au
pr&&icnt bilan. Conc<kntration en N
substrat 15,5 K - effluent 17,75 Y.
!I sub str.at :
3,4 x 15,50 =
',7 kg IJ
..- <,
A n n e x e 10 - P r o t o c o l e p o u r b i l a n s m a t i è r e , c a r b o n e e t a z o t e
:l - PERIOIX
:15 Dctob r(-> : dobut du chargement du f$rmenteur à 30-35 kg MS/J
l5 Novembre: atteinte du regime contifiu stabilisé
15 Nov. 15 Fév. : campagne d'analyses:pour l'étude des bilans
I 1 -. BILAN MATIERE
Substrat (fumier) wsures
_--1_11-
-. de la quantiti;
de fumier introdujte dans le fcrmenteur
_. de la 11S dc ce' fumier (3 fois/semaifie, soit à 1 chargement/2)
Produit gazeux (biogaz)
-
-
-
-
-, mesurp dc la quJntit6 de gaz produite
produit solide (affluent) mesures :
- de la quantit.6 ri"efflwnts Evacués du fermenteur :
- dc la MS di;s F>ffluenLs à chaque Gvaduation ( 3 foislsemaine)
Eau mesuw :
---
- du volunw d'eati spportee dans la fo$se (besoin d'un compteur)
""'il
‘
iwi 1 iquide Mesure :
----~--
- de la 1% ( 2 foic,/somaine)
III - BILAN CARBONE
.
Substrat fumi6ir :
- dosage de la teneur en C du fumier sjec (3 fois/semaine)
(besoin d'un broyeur d'&chantillons (OIRSTOM Dakar)).
Produit gazeux ( biogaz) :
.--h--
- analyse de la composition du biogaz ‘(Y> CH4 % C02) par CPG
(3 foicJsemaine).
CPG ,i l'ENSUT (Dakbr)
Produit solide (cffluent) :
-
-
-
- do:age de la Ceneur en C des effluen?s (3 fois/semaine)
Mil iou 1 iqujdc
---_-
- do:;agt" du C dans le milieu 1 iquide, au niveau de la fosse et de la trém le (2
foisjsemaine).
CONCLUSION
- Les 8 analyses de C à faire chaque shmaine seront réalisees par le
laboratoire central d'analyses du CNRA]Rambey. Les 3 analyses (en double) de
biogaz à fairr chaque wnaine se feront à 1 ‘ENSUT.
b
.“_,_
**lr-. I_.. __..--^---mm-
-.-.--..--.---
---mm.--
--.“B.<,Is.,----, -.l.--,‘ll~w.“.w-
ur*r*w(lpr,
1’11 - BILAN AZOTE
Substrat (fmier)
-----1
- dosage de la teneur en N total (K je!ldhal) du fumier sec
(3 fojs/semaine)
Produit solide (affluent)
-
-
-
-
-
- dosage de la tewur on N total des eiffluents (3 fois/semaine)
Milieu liquide
-
-
-
-
-ldos,age dt? 'la tewur C)~I N total : au <iveau.de la fosse et de la trémie (2
fois/semaine).
,
CONCLUSION
Tous les dosages d'azote seront faits ,par le laboratoire du Service "Economje
pt fixation de l‘azoteSI" du CNRA.
i
1. R. A. T. / C. I. R. A. D.
INS1 ITUT SE!NEGALAIS DE RECHERCHES AGRICOLES
DIVISION ECONOMIE
SECRETARIAT D’ETAT
ET VALORISATION DE L’EAU
-* .‘ x-u , .‘,.-!A
A LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE ET TECHNIQUE
B.P. 3120
DAKAR (Rép. du Sénégal)
PRODUCTION CONTINUE DE BIOGAZ
POUR LA PETITE MOTORISATION RURALE
III
RESULTATS DE SAISON SECHE CHAUDE
J.L. FARINET - C.Y. BOQUIEN
Département Systèmes de production
et transfert de tech;nologies en milieu rural ( I.S.R.A.)
Septembre 1984
A. F. M. E.
PROGRAMME EMIRAT
1. R. A. T. / D. El. V. E.
AGENCE FRANÇAISE POUR LA MAITRISE
B.P. 37
34980 SAINT-CLEMENT-LA-RIVIERE
DE L’ENERGIE
Tél. (67) 84 09.56 - Télex 480573F
27, rue Louis Vicat
Série D.E.V.E. no 22
75015 PARIS
-..--.
_.-.
.
.-
..,<~
----
-II-
INTRODUCTION
1
1 - UNITE DE PRODUCTION AGRICOLE
2
11. Bilan des productions maraichkes
2
12. couverture des besoiris en eau des cultures
3
2 - UNITE D’ELEVAGE ET DE PRODUCTION DE FUMIER
5
3 - UNITE DE PRODUCTION DE BIOGAZ ET DE COMPOST
5
31. Production de biogaz
12
32. production de compost
33. Bilan matière, carbone et azote
13
4 - UNITE D’IRRIGATION ET D’UTILISATION DU BIDGAZ
15
41. Bilan de l'utilisation du biogaz
15
42. Bilan de fonctionnement du groupe moto-alternateur
17
5 - RESUW DES PRINCIPAUX RESULTATS
18
6 - CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES
18
BIBLIOGRAPHIE
20
21
A N N E X E S
INTRODUCTION
Ce rapport fait suite à celui Glabori; en mars 1984 presentant les
Pr#emiers résultats de saison sèche froide.
Nous rappellerons que, suite à divers problèmes de démarrage, le
fonctionnement de tous les appareillages n'est effectif qui depuis fevrier IV4
(fermentation, motorisation, irrigation).
Si de nombreux essais sont encore en place sur les differentes unités,
les résultats présentés commencent n6anmoins 3 refleter le fonctionwwcnt en
autonomie du module intégré.
Compte tenu de sa vocation expérimentale, un bilan économique r&l du
module ne semble pas réaliste. Cependant, la collecte cysti;matique deâ donn?+~-
et des performances du matériel en place contribuera à l'évaluation
agro-économique du projet "production continue de biogaz pour la petite
motorisation rurale".
2 .
l- MJITE DE PRODUCTION AGRICOLE
Globalement, la saison sèche 1983-1984 est caractérisee sur l'Unité par 3
types de cultures :
- 1 sole fourragère de 1 700 m2 mise en place à partir de Mars 1984.
- 1 sole maraîchère
de 600 m2 plantée en decembre 1983.
1 "jachGre" de niébe fourrager implantee au fur et à mesure des récoltes
maraich&res.
Suite à des conditions d'irrigation Pr$aires en Avril et Mai, les
f'oLlrrdges repiquPs n'ont commencé à se développer qu'en Juin. Les productions
et rendements seront mesurfs en saison des pluies et consignés dans le rapport
co,rrespondant.
Le nieho fourrager, semG au fur et à mesure des récoltes maraichères, a
donnG des resultats satisfaisants. La production de matière verte (fanes +
rlousse) peut-î;tre rstiméc à 2 tonnes soit un rendement de 16,J tonnes/ha et un
disponible fourrager de XKI IIF. Cette production a permis l'alimentation
correcte du brtail durant la poriode de "soudure".
11. Bilan des productions maraîcheres
La campagne a début6 bien avant le début de la saison sèche chaude
(,It~nv-ier 1984). Nous avons donc fait un bilan de toute la campagne maraîchère,
toit pour la @riodo de Janvier à Juin 1984.
De ,lanvier à Mars, la sole maraîcher-e a été arrosée manuellement
(arrosoir}.R partir d'Avri1,
le système d'irriqation était mis en place. En cas
tic dGficit en eau ou en biogaz, la prioritG d'irrigation était donnée au
marajchagc u (tableau no2 ).
Les rendements en tomates (rossol et small fry), en oignons (texas qrano)
et en choux (acre d'or) sont satisfaisants et comparables à ceux enregistrés en
année favorable à la ferme irriq&e du CNRA.
Tablea[u 1 - cultures maraîchères : surface, production, rendement -
-.
surface cultivée
Production kg
Rendement tJha-
m2
-
-
-
Tomates ler date
528
61
-
247
3 8
-_-~
201
23
- -
584
4 5
---_~
Choux acre d'or
44 -
120
27 ---
- - - - - - - . - -
- - -
c__---_-.
.-=
.*
--111111111-1
3.
On notera que pour cette premike annee :
La surface cultivér est réduite (surface utile = 414 m2 ; surface totale =
600 m2 ) .
- Le compost bioqaz n'a pas été utilisé sur le maraîchage. (du fumier l!j t/ha -
ai cependant kté Epandu sur la sole et enfoui à la charrue).
_. Les différentes prtiuctions ont essentiellement été vendues au personnel du
CNRA. L'argent provenant de la vente du maraîchage (157.500 CFA) a été utilisé
pour l'achat du petit matériel. Au ler Juillet 1984, 130.000 F.CFA avaient
alinsi étP dépensos.
-. Le maraîchage est un des 2 ateliers produisant des ressources financieres
dans une installation hiogaz TRANSPAILLE. Ce sont les résultats financiers qui
motivant les acquéreurs éventuels de ce type d'installation.
RGsul tats uour 1984
380 FCFA/mZ surface utile,
263 FCFA/mZ surface totale.
Suite aux problèmes d'exploitation en début de culture, un bilan
Cconomique plus poussê n'est pas envisageable en cette première année.
Perspectives de maraîchagth pour l'année 1984-1985
.._-
-
La mise en plaw dtls pépinières se fera fin août 1984.
La superficie du maraîchage sera augmentée (1000m2 ST). Les cultures
r,iiivantoî seront -iwplantPes : tomates, choux, oignons, melons, pasteques.
Compte tenu des essais mis en place sur les fosses de finition du compost, les
W5t.s agronomiques sur lc maraîchage ne pourront être effectués cette année.
12. Couverture dPs besoins en eau des cultures
Le tableau no2 donnr la couverture des besoins en eau par irrigatian
biogaz de Mars à Juin 1984. On peut remarquer que la majorité du déficit est
causée par des disponibilités en eau réduites au niveau du puits. Le seul
cléficit en biogaz, encouru durant la 2ème décade du mois d'Avri1, est dij à une
brusqur chute de température (CF courbes en annexe).
En cas de doficit, la priorité d'irrigation a été donni$e au maraîchage
Ltfin de préserver les cultures de rente directe. Compte tenu de la production
de biogaz moyenne durant la saison sèche chaude, la durée d'irrigation maximale
est de 2 heures par jour ; ce qui représente la couverture des besoins en eau
cl'urw sole de 2500 rn2 de Mars à Juin (10 mm/j). Ce résultat tient compte des
c.aractGric;tiqucs d'exhaure et d'irrigation en place sur l'unité.
En pratique, les problèmes de réseau d'irrigation et les disponibilités
rGduites en eau ont considérablement diminué la durée maximale d'irrigation et
par conséquent la surface irrjgable.
I. r
-1II--II-.
-__-
.---
-*
iableâü no 2 : '
4
saisûn seche chai.iUe 1384 - Couverture cies hesûi ns en eâu par irrigâtion biogaz
SURFACES CULTIVEES (MZ)
BESOINS EN
COUVERTURE DES BESOINS (%)
DECADES ,
. EAU TOTAUX
CAUSES DU DEFICIT
Fourrage
Maraichage
Niébé
h3/j)
Fourrage
Maraichage
Niébé
1
1 700
600
2 6
7%
100
en eau
NARS
2
1 700
600
22
8 4
8 5
Dispinibilité
II
3
1 700
600
24,5
62
100
4,
II
1
1 700
600
2 4
67
100
Disponibilité
en eau
#RIL
2
1 7ofl
300
600
25,5
4 6
1OQ
100
Déficit gaz
3
1 700
300
600
2 4
4 0
100
100
Disponibilité
en eau
1 700
300
600
2 3
58
100
100
Fuites réseau irrigation
MAI
:
1 700
300
600
2 4
4.5
100
100
Disponibilité
en eau
3
1 700
1 200
2 6
4 5
73
1,
II
1
1 700
1 200
2 5
5 2
6 8
Fuites réseau irrigation
JUIN
2
1 700
1 200
2 4
100
100
3
1 700
1 200
2 5
100
100
5.
2- UNITE D’ELEVAGE ET DE PRODUCTION DE FUMIER
A partir du 25 Avril 1984, 2 bouvillons de 250 à 300 kg ont été
introduits sur 1"unité afin de mesurer la production et la composition du
fumiier avec 4 animaux en place (trait + embouche). Compte tenu du type
d'alimentation distribué pendant la période des mesures (fanes légumineuses t
concentre), les refus alimentaires sont inexistants.
P r o d u c t i o n d e f u m i e r e t d e fécès d u 25.04.84 a u 29.06.84 ( 6 6 3.)
Input
Poids brut
MS
Poids sec
-
-
-
Litilsre (paille de mil)
1414,3 kg
90 %
1272,3 kg
Output
-
-
Fumier
5614,5 kg
37 %
2077,4 k g
La production de f6c6s obtenue par difference est de 804,5 kg MS. Si l'on
tient compte des résultats du précedent rapport, on peut estimer la production
dc féces des bouvillons :
Donn6e
Boeufs de trait 400 kg
3,8 kg MS/tête/j
d'où
Bouvillons 250 à 300 kg
2,3 kg FlS/têt.e/j
La production journalière de fumier est de 31,5 kg MS, la composition
6tant voisine dc 60 Y paille , 40 % f6cès.
Los disponibilités réduites on paille ne nous ont pas permis d'augmenter
161 taux de litière ct d'approcher ainsi la charge maximale du fermenteur fixée
à 42 kg MS/j.
3- UNITE DE PRODUCTION DE BIOGAZ ET DE COMPOST
Les résultat< concernant le fermenteur Transpaille durant la saison sèche
chaude (SSC) sont ainsi présentés :
- résultats de production de biogaz et de compost ,
- bilans globaux (matière, carbone, azote).
31. Production de biogaz
a ) R é s u l t a t s g é n é r a u x
Les relev6s journaliers concernant Je fonctionnement général de l'unité
sont présentés en annexe. Los bilans hebdomadaires sont donnés tableau no3 et
figure n"1.
Durant les 4 mois de SSC, le fonctionnement du fermenteur est caractérisé
par une charge moycnnc dr 28 kg MS/j, Fait 67 X de la charge maximum
admissible. La tempcraturc du fermenteur varie de 29°C en Mars à un maximum de
35" C en Mai.
fig.nV.. I_
%lisOn &cha chaude
- - - 19&4 - Production bïogaz, charge mcsrsique et
tamphatunt moyrnnr du frrmrntcur
,
-. IL--
iJ/uyw II a5 L-L
l A---
IKuuul t 1udûSre5
-.-.-
A
miïgt I@fs
Production biogaz
/”
‘\\
---*- -- Température moy. fermenteur
-.Y---
V
/
---=--J’
.
<
I
Ma-i
Juin
7.
Dans ces conditions de fonctionnement, la production de biogaz varie entre 5 et
7 m3/j, la moyenne calcul% étant de 6 m3/j, soit 0,67 m3/m3 fermenteurJj.
Etant donné les variations de charge et de température, le rendement
moyen , exprimé en m3 biogaz/tonne MS introduite, n'est considéré que comme un
Indicateur du fonctionnement. D'un point de vue expérimental, le calcul du
rendement nécessite en effet une charge constante durant un temps supérieur au
temps de rétention (voir 3.1 b).
Le fonctionnement mécanique du fermenteur n'a posé aucun problème
particulier durant ces 4 mois.
b) Influence de la température
L'influence de la température du fermenteur sur la production de biogaz
ne peut être étudiée que dans les conditions suivantes :
- charge du fermenteur constante,
- régime continu,
En d'autres termes, la charge doit rester constante pendant un temps
supiirieur au temps de rétention.
Durant la SSC, nous ne disposons pour ainsi dire pas de telles
conditions,
sauf dans le cas suivant :
!;emaines 532 - S33 -S34 :
26,l <charge <27,9 kg MS/j
^-
Charge moyenne
=
26,7 kg MS/j
Production biogaz moyenne =
5,3 m3/j
température
=
31,8 à 32,Z"C
Semaine S35 - S36 -S37 :
26'1(charge< 3!,2 kg MS/J
.
- -
Charge moyenne
=
28,4
Production biogaz moyenne =
6,5
temperature
=
34,l à 35°C
C'est la température qui explique que la production de biogaz soit
supiirieure pendant les semaines 35 à 37 par rapport aux semaines 32 à 34. La
différence de charge (1,70 kg MS) ne suffit pas à expliquer la différence de
production de biogaz.
Ceci est un exemple, dont l'interprétation est extrêmement délicate.
Il serait envisageable de collecter des données d'une année entière sur
ordinateur et de rechercher ensuite des périodes suffisamment longues OU la
charge est restée constante. Dans ce cas, les résultats seraient interprétés en
i5tudiant l'influence de la température.
cl Composition du biogaz
Pendant la SSC, des analyses de biogaz ont été effectuées 2 fois par
semaine à la sortie du fermenteur (mesure du CO2 par un appareil portable
I-YRZTE).
Tabkau no 3 : Moyennes hebdomadaires - Production de biogaz, charge massique,
température et rendements -
-t-
Y.iméro( 11
Charge MS
Prod.Moy.
!end.moyen
'roduc.moy.
'empérature
de
Moyenne
bio'gaz
m3 biogaz/ 13 biogaz/
"ermenteur
Semaine
(kg MS/j)
(MW)
tonne MS)
13 ferm /j
Mini/Maxi
("C)
-
S24
30,2
5,9
195
0,66
28,1/30,1
S25
28,5
5,8
204
0,64
28 /29,6
S26
28,2
696
234
0,73
29,9/31,1
S27
24,2
692
256
0,69
29,2/31,5
S28
26,l
6,9
265
0,77
33,1/34/6
S29
23,5
692
261
0,69
-/-
s30
26,3
5,3
202
0,59
33,7/32,4
s31
25,7
538
226
* 0,64
31,7/32,4
S32
26,l
591
198
0,57
33,2/32,5
s33
26,l
534
206
0,60
31,9/31,9
s34
27,9
595
198
0,61
32 /32,5
s35
28,l
6,4
228
0,71
34,1/34,8
S36
31,2
635
208
0,72
34,2/35,1
s37
26
635
253
0,73'
-/-
S38
31,3
696
213
0,74
34,3/34,9
s39
26,3
535
219
0,62
32,5/34,3
s40
32
531
159
0,57
31,3/32,8
s41
40,8
537
140
0,63
-/-
-
-
-
(1) Sl correspond au démarrage du fermenteur en Septembre 1983.
,. .-
-I
._-_,_-_
--9Nl”lll”ll-.*
Y.
Les r&ultats sont les suivants :
(% 1102) = 46,9
(% CH4) = 1 - (x CO21 = 53,l
En fait, ces résultats sont assez imprécis. Des analyses par
chromatographie en phase gazeuse (CPG) ont été
effectuées à l'ENSUT (Dakar).
Seuls 2 échantillons ont été dosés ; les résultats sont les suivants :
(% CH4) = 61,3
(% CO2) = 38,7
CONCLUSIONS
- -
._ Le FYRITE minore le taux de CH4 contenu dans le gaz. Il ne nous donne qu'une
indication sur la teneur en méthane ;
-- Le biogaz a un taux correct en CH4. Connaissant précisément le pourcentage en
CH4, on détermine le pouvoir calorifique inférieur du biogaz :
C = 8 500 x (% CH4) = 5210 kcal/m3 (pc1 CH4 : 8 500 kcal/m3)
Cette valeur sera utilisée pour le calcul du rendement du moteur (voir en 4.2).
Un appareil de CPG est disponible à l'ENSUT (Dakar). Il serait donc possible
“ _
de doser régulierement le CO2 et le CH4 du biogaz par CPG. La station de
Technologie Alimentaire de 1'INRA (Villeneuve d'Ascq) fournira le protocole de
dosage de ces gaz.
Une campagne d'anal.yse est p&vue à partir de Novembre 1984.
cl) Remarques concernant le mil ieu de cul ture = le Ph
Le pH du milieu de fermentation a et.6 suivi pendant les mois de Mai et
Juin et mesure dans la trémie et la fosse de réception des effluents. Les
mesures sont faites 2 fois par semaine :
Moyenne : - pH trémie = 7,50
- pH fosse = 7,40
Le milieu est légerement alcalin. Dans la trémie, le pH est un peu plus
iklevé que dans la fosse ; en effet, des acides sont produits lors de
l'acidogénèse et concourent à abaisser un peu le pH en fin de fermentation.
Aucun accident de pH n'a eté signalé au cours de ces 2 mois, les mesures
sont restées stables ; ceci tient au fait qu'auc'un changement de substrat n'a
É)té effectué durant la période des mesures.
e) Dispositif de protection thermique du fer-menteur
Le dispositif est décrit dans le précédent rapport. L'effet sur l'écart
de température mini/maxi et sur la température moyenne du fermenteur est donné
figures ri"2 et 3.
I...---.-~u
.,/.*
-----.s---
FGg. n’ 2 _ flnftuancr du talus dt protection suc #a temp&ature d+ termuntatior
- - - - -I_-_-..-----
Moyennes h6bdomadaires
- - Température mini. fermenteur
4 --•--- Température mki. fermenteur
A T muy. : 1,8 Oc
AT moy : o,g”c
I
35
----2%
33
31
31
3 0
29
2%
27
26
protection thermique
25
Décembre
!
Janvier
M~yQnnQs
hibdomadaires
TIOC 1
---.---
kflpéralufe moxi. extérieure
-.A.-
Ternpérofure mini. extf%eure
Temptk3ture m o y . fermenttir
T\\
/--
39 -
1 \\
/
--Y
1
\\
\\
C-- /’
//‘\\
/
‘.
i
‘\\
/
/
37-
/
\\
J
/k--J’
ff--
33-
3i -'
29 -
27 -'
25 -
Pose %US d e
protection thermique
23 -
21-
19 -
.
?7-
î2.
La pose du talus de protection thermique permet une diminution de 50 % de
l'écart de tempGrature mini/maxi (figure n"2). Le dispositif augmente par
ailleurs l'inertie thermique de l'ensemble, ce qui se traduit par un
aplatissement sensible des variations de température moyenne par rapport aux
conditions extérieures (fig. n"3). Ces résultats devront être confirmés par des
mc?sures similaires en saison sèche froide. Toutefois, il semble que ce
dispositif soit particulièrement adapté aux conditions requises par une
installation de fermentation et sera retenu pour les prochains montages. A
partir de Juin 1984, des relevk journaliers de la température ambiante sur le
s-ite (Mini et. Maxi) seront effectués systématiquement. Ces données nous
permettront d'&tudier le bilan thermique du fermenteur afin de proposer un type
de protection ou de réchauffage adapté à chaque zone d'implantation.
32. La production de compost
a) Rikul tat‘s généraux
les effluents fermentés sont Gvacués 1 à 2 fois par semaine en fonction
dl? la charge admise dans la trémie. L'opération nécessite 2 personnes pendant
45 à 75 minutes. Les rkultats de production d'effluents sont précisés dans le
bilan matière (voir 3.3). On notera la differenciation des termes suivants :
- fumier
: correspond à la matière évacuée de l'étable et chargée dans le
fermenteur,
- effluents
: correspond au fumier digéré qui est évacué de la fosse de
réception du fermenteur et mis en finition dans les
compostikes ;
- compost
: correspond au produit fini ou en cours de finition, destiné à
l'epandage sur les soles de l'exploitation.
b) Compostage en fosse
2 compostières ont été creusées et cimentées au mois de Mai (matériel +
main d'oeuvre = 20.000 CFA/compostière).
Elles sont destinées à recevoir les
affluents évacués du fermenteur. Dans la Eème fosse, les effluents sont
melangés avec du phosphate naturel, épandu au fur et à mesure du remplissage.
L'évolution du compost sera suivie pendant 6 mois (dosage de MS, d'azote, de
phosphore).
Ces expérimentations visent, d'une part à vérifier le bon déroulement de
la fermentation aerobie, et d'autre part, à mettre au point une fumure
phospho
-organique.
c) Essais agronomiques
- Des dosages (FI, P, K, Ca, Mg) seront effectués sur le compost pour
quantifier sa valeur fertilisante.
- Le compost produit pendant les 4 premiers mois de l'année 1984 a été
i;pandu sur les parcelles de la solo C en juin. Un certain nombre d'essais ont
irté mis en place pendant l'hivernage pour tester la valeur agronomique du
C:ompost en terme d'konomie d'engrais minéraux,ainsi que sa valorisation sous
irrigation de complément.
13.
33. Rilan matière, carbone et azote
Les 3 bilans permettent de schematiser l'entrée et la sortie des produits
dans le fermenteur :
a:, biilan matière (fig. 4.1)
* de Mars à Juin 1984 -
'l'apport de substrat pailleux dans le fermenteur est de 3,4 t MS (soit
0,5 t de produit brut à 40 % MS) ;
- la production totale de biogaz est de 727 m3,
La perte de MS est d'environ 30
à 32 % au cours de la fermentation méthanique
en continu.
* Ca'lcul théorique de l‘apport d'eau dans le fermenteur pendant la SSC -
(cf. calculs en annexe 9). Au niveau du fermenteur,
l'eau est perdue :
- d'une part : par Gvaporation,
surtout au niveau de la fosse de
réception des effluents. Par semaine 334 1 soit pour la SSC : 5,8 t.(Ces pertes
sont peut être sur-Cvaluees
: il existe une croûte à la surface de la fosse qui
limite l'évaporation).
- d'autre part : dans les effluents évacués de la fosse de réception du
fermenteur. Ces effluents sont plus humides que le fumier à l'entrêe et de
l'eau est exportée à chaque evacuation. Par semaine : 383 1 soit pour la
SSC:6,7 t.
- les pertes totales d'eau sont d'environ 717 l/semaine. Ce sont ces
pertes que l'on compense en apportant chaque semaine un complément d'eau dans
la fosse. Pendant la SSC, on peut estimer globalement cet apport à 12,5 t
d'eau.
- ceci n'est qu'un calcul théorique qui serait à vérifier
expérimentalement.
bl) Bilan carbone (figure 4-11) -
Des prélevements de fumier et d'effluents ont été faits en avril, en Mai
et en juin (2 à 3 fois/semaine).
Ces prélèvements ont été mélangés ensemble,
séchés et broyés ; seuls 4 dosages de C ont pu être réalisés :
-~
I Effluent 1
35,2 x
I, _ BILANS MATIERE ET CARBONE 14.
c I I%IIYf
APPORT
D ’ E,AU
12,5 t
BIOGAZ
FUMIER
727 ,3
3,Gt. M S
+ 5. ‘1 t EAU ( HUMIDITE 1
EAU
0 ’ EVAPORATION
F O S S E D E
RECEPTION
F E R M E N T E U R
D E S
EFFLUENTS
1: - B I L A N MAT1 E R E
( MARS , AVRIL , MAI. JUIN 198L )
BIOGAZ
358 y9 C
FUMIER
1197K9 ,c
A
EFFLUENT
c4=
F E R M E N T E U R
F O S S E
DE RECEPTION
\\
D E S
EFFLUENTS
II, B I L A N C A R B O N E( MARS , AVRIL . HAI, JUIN 1984 1
15.
En considérant que le milieu.liquide du fermenteur à la même teneur en
carbone au debut à la fin du bilan (cela n'a pas pu être vérifié), les 1197 kg
de C fumier produisent 358 kg de C biogaz (31 X) et 851 kg de C effluent (71
Y). Environ 1 C/3 du fumier se retrouve dans le biogaz, les 2 CJ3 restants sont
exportes dans l'effluent.
Le détail des calculs est donné en annexe 9.
c) Bilan azoté
Des dosages d'azote total (méthode Kjeldhal) ont été réalisés sur des
échantillons secs de fumier et d'effluent (mêmes prélèvements que ceux décrits
en b).
Echantillons
Teneur en N (%)
.~I Fumier 1
15,50
I
I
1 Effluent 1
15,75
I
1
D'apr6s ces donnees,
le bilan azot6 présenté (cf. calculs en annexe 9)
montre que ces pertes d'azote, de l'ordre de 23 X, scxitélevées et dues, soit à
l'evaporation de NH3, soit à la dénitrification.
El(llF : Il aurait fallu vérifier que la teneur en N du milieu liquide est la
?$iïï? au début et à la fin du bilan (mêmes concentrations le 1/3/84 et le
30/6/'84).
En conclusion, ces bilans sommaires, car réalisés avec très peu de
donn?es,
ne donnent qu'une idée approximative des transormations et
exportations d'éléments dans le fermenteur. Cependant, l'importance de ces
rssultats nécessitera dans les prochains mois une expérimentation plus poussée
avec notamment un plus grand nombre d'analyses chimiques. Un protocole
d'expérience est donné en annexe 10.
4 - WNITE D'IRRIGATION ET D'UTILISATION DU BIOGAZ
Au cours de la saison sèche et chaude 1984, l'utilisation essentielle du
biogaz a ét6 l'irrigation des cultures maraîchères et fourragères. A compter du
15 Juin 1984, date de la premiare pluie, la famille du concierge, logée sur le
ci'te, a utilisé le biogaz pour la cuisson des repas et l'éclairage. Cette
utilisation particulière est possible en saison des pluies suite à la réduction
de l'irrigation.
41. Bilan de l'utilisation du bioqaz
Le tableau no4 et la figure no5 récapitulent les utilisations du biogaz
de Ma,rs à la premii?re pluie enregistrée le 15 juin. Les pertes sur le circuit
gaz sont très importantes, 14 % de la production totale ; les mesures
effectuées montrent qu'elles varient entre 840 et 900 litres/jour en fonction
du taux de remplissage du 9azonGtre.
Apres vérification du réseau, il s'avère
que les pertes sont localisées dans le "ballon" de stockage.
16.
Des pertes de mCme ordre de grandeur (30 l/h) ont été enregistrées sur la
stat;ion b-Fogaz de Lossa au Niger. Le revêtement du ballon avec un enduit
spécial permettrait de rikluire les fuites ; des contacts seraient à prendre
avec le fabricant.
L'évacuation du biogaz correspond à des surproductions ponctuelles
entrainant une pression trop élevée dans le gazomètre.
Les courbes production/consommation
journalière sont données en annexe.
Tabl\\eau no 4 : Saison sèche chaude 1984 - Utilisation de la production de
biogaz en période d'irrigation.
Pertes
Evacuation
Consommation
l
circuit
sur pression
groupe
gaz-860 l/j
(m3)
(m3)
26,7
161,2
I
596
1
25,8
I
13,4
128,6
l
189,5
26,7
l
27,9
l
134,9
88,5
12,0
10,2
l
I
66,3
-~-_I_-
639,3
91,2
57,l
491,o
sF;che chaude
Figure no5 - Organigramme d'utilisation du biogaz -
Pertes
- 9Î,2 m3 - 14 %
Production 639,3 m3
Evacuation* - 57,l m3 - 9 %
Potent iel utilisable
tUtilisation
- 492,O
- 7 7 %
86 %
Les évacuations correspondent à des surproductions momentanées entrainant
une surpression dans le gazometre.
II.
.-
- _ . - _ _ - _ .
.
_
..-
_.__ -
. - - - .
-
Î8.
5 -- RESUME DES PRINCIPAUX RESULTATS
les résultats suivants obtenus durant ces 4 mois de saison sèche chaude,
viennent compléter le référentiel technique du module expérimental :
- bonne tenue d‘une culture fourragère de niébé entre maraichage de saison
Gchc et céréale de saison des pluies :
- dans les conditions du marché à Bambey en 1984, le produit brut des cultures
maraichères (30 :Y, oignons, 10 % choux et 60 X tomates) est estimé à 2.630.000 F
CFA à l'hectare,
- la production de fécès avec 4 animaux en place (trait + embouche) est de 12,2
kg NS,/j et représente 30 % de la charge maximale admissible dans le fermenteur
(42 kg MS/j). Le taux de litière à apporter est donc de 30 kg/j.
-. avec une charge de 28 kg MS/j, correspondant à 67 % de la charge maximale, la
surface irrigable est de 2.500 m2 dans les conditions d'irrigation du module
(aspersion à 50 m HMT).
- le dispositif de protection thermique du fermenteur est à retenir pour les
prochaines installations ;
I. la perte de matiGres sèches dans le fermenteur est de 30 à 32 X , en première
approximation, les pertes d'azote sont estimees à 23 %.
dans 1'Gtat actuel des réglages, la motorisation biogaz permet une économie
, P
de fuel de 60 Y,.
6
- CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES
Pour la fin de l'année 1984, le programme Transpaille s'articule autour
de 3 axes de recherche-développement :
1. constitution d'une base de formation intégrée au module expérimental dans le
cadre du programme national Biogaz.
2. Coopération avec d'autres programmes de recherche du département systèmes et
transfert, notamment les programmes :
Ferti’l i s a t i o n e t é c o n o m i e d ‘ a z o t e : 3 tests seront mis en place :
a) tests d'évolution du compost en phase de fin ition : la fixation d'azote au
cours du compostage compensera t-elle la perte d 'azote au cours de la
fermentation néthanogène ?
b) mise au point d'une fumure phospho-organique : l'apport de phosphate au
compost permet t-il l‘obtention d'un bon engrais phospho-organique ?
c) tests agronomiques du compost sur mil et arachide, en pluvial strict et sous
irrigation de complement. Le compost permet t-il d'économiser des engrais
minéraux ?
*r ,I
..-.-
-
----
19.
Machiini cme agricole et post-récol te
Des tests de fonctionnement de machines agricoles (décortiqueuses,
moul-ins) seront faits sur l'installation, en utilisant le biogaz.
3) Pr646veloppement de la filière Biogaz au Sénégal, avec l'installation d'une
unit6 de démonstration Transpaille dans la région des Niayes.
Par ailleurs, et toujours dans le cadre de l'évaluation des possibilitk
de développement, des premiers contacts seront pris avec les industries
mfita'lliques de la place et le crédit agricole.
20.
BIBLIOGRAPHIE
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Production continue de hiogaz pour la petite motorisation ruraJe,
Rapport no11 - Présentation, donnéesde fonctionnement et premiers
résultats obtenus en saison sèche froide -
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- LE:FEVRE (8,) - (1981)
Unité Expérimentale de production de biogaz de Lossa -
république du Niger
- LEQIJEYJNE (T.) - (1981/15X33)
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Lossa en milieu paysannal. programme EMIRAT - AFME/GERDAT.
- TRAN MINH DUC - (1978)
-ferme expérimentale des cultures irriguées -
bilan de 5 annoes de fonctionnement CNRA Bambey
,/ .I
--IwII-I-m<IIII
-m--1--
ru
21.
-
A N N E X E S
1
-
ANNEXE 1 -
MARS 1.984 - PRODUCTION G---l ET CONSOMMATION C-=-l DE BIOGAZ -
i3
7
H
5
4
b
2
1
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1
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Q
11
1 3
1 5
1 7
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2 1
2 3
2 5
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3 1
JOW
ANNEXE 2 -
_-.
E T C O N S O M M A T I O N t
> LIE BILIGAf .-
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C.HAf?GE HOYENNE - 25.4 KG MS / ir -4. TEW~ATURE MOYWNE t-C> - 32,3<T<3Z9
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9
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15
17
19
21
23
25
27
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31
JOUR
I
~
-‘-s--II-
t
ANNEXE 3 -
MAI 1 9 8 4 - PRODUCT IOP: ( > ET C O N S O M M A T I O N (-b --> D E BIOGAT: .’
CHARGE M O Y E N N E - 2H. I KG MS / J - TEMPERA TlJRE MOYENNE 02 - 33. I q7-c 33. fj
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-
8
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1
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+
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7
9
11
13
15 17
19
21
23 25 27 29
3r
JlXJf2
AANEXE 4 -
JLIIN tQQ4 - PRODUCTION
G-4 E T CONSDMMATION Ce-> D E RIDGAZ - -
e
7
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I
.
a
2
1
GI
1
27
c
Rnnexe na 5 : Unité de production de biogaz et de compost -
Fiche de suivi journjalier
MARS 1984
-
-
1T1 ---
'empérature
Num6ro
jour
Charge :Brute
Matière
Production
Fermenteur
Semaine
(kg)
sèche
de biogaz
---
0)
(Wj )
Mini
Maxi
---w-
-
- - -
54,9
5,577
27,5
30,4
59
5,758
26,8
30,l.
5,858
26,5
29,l.
5,848
26,2
28,6
-
-
5
48
5,428
26,8
30
6
5,527
26,8
28,8
7
49
5,693
28,l
28,6
8
5,706
28,l
30,5
9
50
6,092
29,l
30,6
10
6,020
28,9
29,4
11
6,1169
28,l
29,6
-.<-----
-
-
-
-. -m--m
12
69,5
47 -
5 , 6 7 7
29,2
13
5,973
29,3
30,2
14
;p5
6,400
28,8
30,13
26
15
76
43
6,752
28,8
31,s
16
76
48
6,730
29,8
17
62,5
7,382
31,3
32,!;
18
6,990
31,4
32,2
_--_-_-.
II-
- - - -
_-.---
19
42
6,379
30,8
33,3
20
6,135
29,6
27
21
53
5,877
27,l
29
22
7J,5
5,730
27
29 $5
23
58,5
48
6,046
27,9
31,3
24
371
6,488
30,3
32,O
25
6,703
31,5
33,8
-
-
-
---,
26
76,5
41
6 , 7 4 9
33,2
34,4
27
6,737
32,9
34,s
28
28
2 5
48
6,364
33,2
35,7
29
7415
7,018
30,8
34,4
30
69,s
44
7,144
34,4
34,7
31
39;,5
7,183
32,2
33,:3
- -
Annexe no 16 : Unité de production de biogaz !et de compost
Fiche de suivi journalier - ;
AVRIL 1984
Température
Vuméro
jour
Charge Brute
M&.ière
Production
fermenteur ("C)
Semaine
p;e
de biogaz
en
( Wj )
Mini -
Waxi -
28
7,107
3 5 , 2 -
---I_I
72
77,5
j55,8
6,818 6,973
52
6,466
29
72,5
5,871
50
5,848
24,5
5,820
33
5,566
31,6
32,4
- -
- - - -
80
5,296
30,4
34,2
75
5,384
32,3
74
4,829
30
74,5
Fuites
29,9
34,8
53,5
5,207
32,4
32,5
29,5
5,420
31
32,6
5,398
31,4
32,6
.--
- -
-
-
16
77
5,377
31,3
3 3 , 8 -
17
73,s
5,758
32,2
18
64,5
5,943
31
19
75,5
6,163
20
60
6,013
32,8
21
26,5
5,656
32,7
22
5,637
32,5
-c
23
5,020
32
24
84,5
5,089
31,7
32
25
79
5,014
31,6
32,6
32
26
. 73,5
5,130
31,4
32,8
27
85
5,257
31,4
32,3
28
53,5
5,658
31,8
29
5,052
31,9
142
3
5,552
31,6 -
!
---Ic_-.-
‘l-P
Atirll~::c n” 7 : Unité de production de biogaz Lt de compost
Fiche de suivi journalier ;
I
Température
Numéro
jour
Chaq;Ekute 1 M;;i$e
Production
fermenteur ("CI
Semaine
d($yy
--
90
5,007
31,6
90
5,297
90
317
5,178
4
90
5,452
31,4
32,l
5
8 5
6,174
31,7
6
5,321
32,6
90
5,604
32,7
32,8
9 0
5,509
31,4
32,5
9 0
5,406
31,9
32,3
9 0
'0
5,512
32,5
9 0
!5
5,520
3: 3
31,7
71
5,919
32’
32,6
5,230
32,2
33,5
-_1..
14
5,722
34,9
15
5,948
16
6,182
17
j5
6,588
33,7
34,6
18
7,015
34,l
35,5
19
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7,222
34,l
34,s
20
6,506
34,2
35,l
--“.
21
6,601
33,6
35,l
2 2
6,346
34,fI
35,2
33
6,150
36
24
3 2
6,437
panne
2 5
6,187
indica.
26
64
6,918
températ.
2 7
6,734
-
-
2 8
100
1695
6,544
29
100
6,907
3 7
3 0
100
7,391
31
6,258
/
-;
---
--
,:nfwxc~ ri" 8 : Unit6 de production dr biogaz et d
mpost -
Fiche de suivi journalier
-
--
T Températur#e
jour
Charge Bri
Natièr
Production
fermenteur ("Cl
skhe
de biogaz
--- --- .-~-
(kg)
(% )
m3/j
Mini
Maxi
Mini
Maxi
_.-._---
- - -
.-m-h .--.
1
100-
6,262
3anne
23
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2
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6,632
Yndic.
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3
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t"
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37
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-
- -
-
100
38
6,369
23
41
100
6,433
26
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6,856
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41
100
35
6,794
ii2
4c!
100
6,589
34,2
35
23
37
88
41
7,1105
33,6
34,3
26
30
6,721
35,l
35,4
28
41
--.---
___--_ - - - - -
__--
-.I_ - - - - -.-
11
5,596
34,9
35,6
26
40
1.2
36
6,080
33,4
34,4
23
39
13
5,745
31,2
34,2
24
31
.S?
1 4
40
5 , 2 7 6
32,4
2’2
32
15
5,465
30,4
33,9
23
33
16
33
5,911
31,s
34,2
23
32
17
5,031
32,5
33,6
26
32
_-- -.__ ..- -_.._._._ -.
_I-.- --.-_.
-
-
-
--1_
-1_1 -._-- -
-
1.0
5,149
32,5
23
34
19
Fuites
32,7
23
35
20
4, 750
21
31
4C!
;il
34
5,018
28,8
32,8
25
32
22
5,035
22
32
2 3
29
5,692
23
33
24
5 , 1.1.3
26
36
.-----.-.---- - - - - -
- - - -
-
- - - - - - -
25
143”-‘
34
5,614
>anne
24
35
26
1511
5,691
indice
23
33
27
150
5,669
t"
24
31
41
28
150
5,557
23
34
29
150
5,800
23
34
30
100
5,800
.-..----
-
-
-
l
- ‘--
qr, '3 ,
Annew 9 - Calcul des bilans matière, iarbone et azote -
4 3
+$' '$
.a '4'
1 - BILAN MATIERE -
- Calcul de l'exportation d'eau bar les effluents :
(humidité pff-luent) = (produit brut) '- (MS) = 14,l - 2,3 = Il,8 t,d'eau
'+
(humidit?? fumier) -, (produit brut) r (MS) = 8,5 - 3,4 C 5,l t d eau
Expor*tation d'eau ~vcc ?es effluentc ;; 11,8 - 5,l = 6,7 t
mit par semaine : 6 700,'17,5 = 380 kgj
soit à ~PU 126s
: 383 1 d'eau/semaine! (1)
~--
- Estimation dc l,? perte d'eau pjar évaporation au niveau de la fosse :
';urfacc = 5 m?
Evaporation jocrrn~l iZlrc (rGsultats de 'la station de BIOCLIMATOLOGIE -- CNRA )
Rambey
Mars 1984
= 10,15 mm/j - Avril 1984 + 9,7 mm/j '- Mai 1984 = 10,51 ww'j
Juin 1964
= 7,t?5 mm/j
soit une mo,ypnne dtl 9,55 mm/j
1Jcrt.r d'eau : 9,55 x 5 x 7 = 334 1 d'$u/semaine- (2)
soi t: pour la (*) C;?;C : 334 x 17,5 = 5,j8 t
- Total dey ,wrteS d'eau :
(1) .+ (2) = 334 .+ X3 = 717 1 /semaine
-TzÏ:--ii;z~T7 ssc : 717 x /17,5 = 1.2,5 t
II - BILAN CARBONE
1. Carbone contenu dans les gaz (Cl)
-
-
-
production biogaz
: 717 m3
443 m3 CH4
Composition "
: Cll4. = 61 % soit
284 m3 CO2
CO2 = 39 x
1 1
Volume molaire on conditions TPN : 22/4 I
Condition de mesure : tempPrature moyinne : 30°C soit 303°K
pression moyenn+
: 1020 Mbar
d'oi, volume molaire dans les conditiods de mesure :
V = 22,4 x 1000 x 303 = 24,4 11
mm
Flasso del carbone contenue dans les gaf (C = 12 g) :
CH4 : 443 x 12/74,4 = 218 kg
j
CO2 : 284 X I.2/24,4 = 140 k g
1
Total = Cl q358 kg
(*) SSC = saison sèche chaude (Mat-s, #,vril, Mai, Juin)
/
-1.m---.--
.--..--.-_.^-..
_---
~ -
- - - _ - - - -
- - - “ -
2. Carbone du substrat (C2) :
Hoyennc des analyses : 35,2 % C
(juantiti; de fumier
: 3,4.103 kg PIS ;
id'oi: C2 = 1197 kg C
1
. . 'Carbone dc l'cffluont (C3) :
'
.----------
Moyenne des analyses : 37 % C
QuantitB d'ilfflucnt : ?,3.103 kg MS
cf'oi? c3 -
851 kr1 c
-i-._
4. i?ilan
.~
I.r bilan eût CCJrrect si C2 - C3: = Cl - Dans notre cas on obtient :
c.2 - C3 I- 346 kg clt Cl = 358 kg.
:
III - BILAN AZOTE : CALCULS
1.05 qudntitGs de rriatiGrc (wbc *at Pt effluent) sont similaires au
pr&&icnt bilan. Conc<kntration en N
substrat 15,5 K - effluent 17,75 Y.
!I sub str.at :
3,4 x 15,50 =
',7 kg IJ
..- <,
A n n e x e 10 - P r o t o c o l e p o u r b i l a n s m a t i è r e , c a r b o n e e t a z o t e
:l - PERIOIX
:15 Dctob r(-> : dobut du chargement du f$rmenteur à 30-35 kg MS/J
l5 Novembre: atteinte du regime contifiu stabilisé
15 Nov. 15 Fév. : campagne d'analyses:pour l'étude des bilans
I 1 -. BILAN MATIERE
Substrat (fumier) wsures
_--1_11-
-. de la quantiti;
de fumier introdujte dans le fcrmenteur
_. de la 11S dc ce' fumier (3 fois/semaifie, soit à 1 chargement/2)
Produit gazeux (biogaz)
-
-
-
-
-, mesurp dc la quJntit6 de gaz produite
produit solide (affluent) mesures :
- de la quantit.6 ri"efflwnts Evacués du fermenteur :
- dc la MS di;s F>ffluenLs à chaque Gvaduation ( 3 foislsemaine)
Eau mesuw :
---
- du volunw d'eati spportee dans la fo$se (besoin d'un compteur)
""'il
‘
iwi 1 iquide Mesure :
----~--
- de la 1% ( 2 foic,/somaine)
III - BILAN CARBONE
.
Substrat fumi6ir :
- dosage de la teneur en C du fumier sjec (3 fois/semaine)
(besoin d'un broyeur d'&chantillons (OIRSTOM Dakar)).
Produit gazeux ( biogaz) :
.--h--
- analyse de la composition du biogaz ‘(Y> CH4 % C02) par CPG
(3 foicJsemaine).
CPG ,i l'ENSUT (Dakbr)
Produit solide (cffluent) :
-
-
-
- do:age de la Ceneur en C des effluen?s (3 fois/semaine)
Mil iou 1 iqujdc
---_-
- do:;agt" du C dans le milieu 1 iquide, au niveau de la fosse et de la trém le (2
foisjsemaine).
CONCLUSION
- Les 8 analyses de C à faire chaque shmaine seront réalisees par le
laboratoire central d'analyses du CNRA]Rambey. Les 3 analyses (en double) de
biogaz à fairr chaque wnaine se feront à 1 ‘ENSUT.
b
.“_,_
**lr-. I_.. __..--^---mm-
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---mm.--
--.“B.<,Is.,----, -.l.--,‘ll~w.“.w-
ur*r*w(lpr,
1’11 - BILAN AZOTE
Substrat (fmier)
-----1
- dosage de la teneur en N total (K je!ldhal) du fumier sec
(3 fojs/semaine)
Produit solide (affluent)
-
-
-
-
-
- dosage de la tewur on N total des eiffluents (3 fois/semaine)
Milieu liquide
-
-
-
-
-ldos,age dt? 'la tewur C)~I N total : au <iveau.de la fosse et de la trémie (2
fois/semaine).
,
CONCLUSION
Tous les dosages d'azote seront faits ,par le laboratoire du Service "Economje
pt fixation de l‘azoteSI" du CNRA.
i