Comprendre le digestat
QU’EST-CE QUE LE DIGESTAT ?
Le digestat est la matière qui reste après la digestion anaérobie d’une matière première biodégradable telle que les boues d’épuration, les déchets alimentaires, les déchets animaux ou d’autres déchets organiques. La digestion anaérobie (DA) génère deux produits principaux : le digestat fibreux, qui comprend des formes solides et liquides, et le biogaz naturel émis au cours du processus de DA, qui peuvent tous deux être réutilisés. La digestion anaérobie est donc un moyen efficace et rentable de produire de l’énergie propre et renouvelable et de recycler et réduire les déchets.
CONCEPTION DES SYSTÈMES DE DIGESTION ANAÉROBIE
La gestion des déchets et de l’énergie est aujourd’hui une priorité pour les pratiques de traitement socialement et écologiquement responsables. Toutefois, si les systèmes d’AD peuvent être conçus pour répondre aux besoins de traitement des produits et offrir d’excellents avantages en termes d’économies d’énergie et de coûts, d’autres facteurs importants doivent être pris en compte au cours du processus de conception du système, tels que :
- Les implications en termes de coûts, de ressources et d’énergie de l’élimination et du transport du digestat, en particulier si l’usine est située dans un endroit éloigné ou s’il n’y a pas d’utilisation locale pour ce digestat.
- L’utilisation de digestat contenant des sous-produits animaux.
- Les exigences de pasteurisation de différents produits pour différentes utilisations.
- Respect des réglementations locales lors de l’utilisation du digestat comme engrais.
HRS conçoit des systèmes environnementaux spécialisés pour intégrer tous les facteurs d’influence qui doivent être pris en compte parallèlement aux besoins de traitement de chaque usine, et pour identifier où la valeur maximale peut être obtenue à partir des trois composants clés des systèmes de traitement des déchets – biogaz, solides du digestat, liquides du digestat.
TECHNOLOGIES POUR LA GESTION DES DIGESTATS
Concentration et évaporation du digestat
Après la production de digestat par digestion anaérobie, le digestat « humide » qui en résulte peut être séparé en deux états, solide et liquide, et concentré. La concentration du digestat à l’état solide produit un produit plus compact et plus dense en nutriments, tandis que l’évaporation du digestat à l’état liquide peut réduire son volume jusqu’à 80 %, produisant à la fois un liquide précieux concentré en nutriments et un condensat qui peut être réutilisé ailleurs dans l’installation de digestion anaérobie, par exemple pour diluer la charge d’alimentation entrant dans la partie avant du digesteur. Le système HRS DCS a été conçu pour être un système autosuffisant en circuit fermé qui ne nécessite pas d’eau ou d’énergie supplémentaire puisque tous les éléments sont utilisés et qu’aucun déchet n’est créé.
Les températures élevées nécessaires à la concentration du digestat peuvent entraîner la libération d’ammoniac, qui est en grande partie responsable des odeurs associées au digestat. Le DCS résout ce problème en dosant l’acide sulfurique dans le digestat, ce qui diminue les niveaux de pH et transforme l’ammoniac en sulfate d’ammonium, qui est non seulement moins odorant, mais constitue également un biofertilisant idéal.
Alors que le volume du digestat est réduit, la teneur en éléments nutritifs n’est pas simplement bloquée après la concentration – elle augmente.
L’évaporation du digestat est une option économiquement viable pour les installations de digestion anaérobie, car elle permet de produire des produits utilisables de meilleure qualité, de minimiser les coûts de transport et d’élimination des déchets et d’améliorer l’efficacité énergétique, la responsabilité environnementale et la réputation de la marque.
En savoir plus sur le système de concentration du digestat HRS DCS (Digestate Concentration System).
Digestat Pasteurisation
Pour que le digestat puisse être utilisé comme engrais, il doit être exempt de produits chimiques dangereux et d’agents nocifs tels que les agents pathogènes. La pasteurisation du digestat est nécessaire, la durée du processus et les exigences en matière de température étant définies et dictées par les réglementations nationales relatives à l’utilisation du produit. La pasteurisation est un processus thermique. La chaleur résiduelle est utilisée pour chauffer le digestat et des réservoirs isolés sont utilisés pour maintenir le digestat à la température de pasteurisation aussi longtemps que nécessaire.
Le système de pasteurisation du digestat (HRS DPS ) utilise la récupération d’énergie et est généralement deux à trois fois plus efficace que les systèmes traditionnels. Le DPS HRS transfère l’énergie des boues chaudes (pasteurisées) vers les boues froides (non pasteurisées), réduisant ainsi la consommation d’énergie jusqu’à 70 % et maximisant la chaleur qui aurait autrement été perdue. Cela permet également d’éviter l’installation d’une source de chaleur supplémentaire, telle qu’une chaudière à biomasse, qui pourrait ajouter des centaines de milliers d’euros à un projet. En outre, le DPS peut être utilisé avec des macérateurs pour réduire et contrôler la dimension maximale des particules solides contenues dans le digestat.
Le DPS HRS a été conçu avec des tubes ondulés plutôt que des tubes lisses, car l’ondulation stimule le transfert de chaleur en créant des turbulences supplémentaires. Cela permet non seulement de réduire l’encrassement, car le digestat a moins tendance à coller aux parois des tubes, mais aussi de réduire considérablement les temps d’arrêt et les besoins de maintenance et d’augmenter la durée de vie globale du système.
Pour plus d’informations, regardez notre courte vidéo sur le processus de pasteurisation des boues.
L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE
Le processus de digestion anaérobie repose sur la fourniture d’une chaleur constante au digesteur, mais le niveau d’énergie nécessaire à cette fin est souvent inférieur à l’énergie totale émise par les unités de cogénération (chaleur et électricité combinées) du système. En capturant l’énergie excédentaire, il est possible de l’utiliser pour alimenter d’autres processus thermiques dans l’installation de digestion assistée, tels que l’évaporation et la pasteurisation du digestat. La chaleur de la cogénération est disponible sous deux formes : l’eau de refroidissement du moteur (généralement de l’eau à 90-70 ºC) et les gaz d’échappement (qui sortent à une température comprise entre 450 et 500 ºC).
Si la quantité totale de cogénération est insuffisante pour couvrir tous les processus, d’autres sources d’énergie thermique seront nécessaires, telles que des chaudières à vapeur ou à eau, qui peuvent fonctionner avec de la biomasse, du gaz naturel ou autre. Le choix de la source d’énergie à utiliser pour chaque processus d’un système de digestion assistée dépend de plusieurs facteurs.
HRS conçoit des processus de transfert de chaleur optimaux pour les systèmes d’AD en utilisant les technologies de transfert de chaleur suivantes :
ÉCHANGEURS DE CHALEUR DE LA SÉRIE HRS DTI
Les échangeurs de chaleur de la série DTI de HRS sont conçus pour toutes les applications de digestat et de boues. L’échangeur de chaleur tube dans tube est doté d’un tube intérieur ondulé qui permet d’obtenir un taux de transfert de chaleur beaucoup plus élevé que les échangeurs de chaleur à tube lisse, en raison du niveau supplémentaire de turbulence généré. Le taux élevé de turbulences réduit considérablement les effets de l’encrassement sur la surface de transfert de chaleur et prolonge ainsi la durée de fonctionnement du système. Le tube intérieur de grand diamètre facilite le traitement des digestats contenant des fibres ou de grosses particules, et le produit DTI a été conçu pour faciliter le nettoyage et l’entretien par rapport aux échangeurs de chaleur à spirale traditionnels.
Pour en savoir plus sur la série HRS DTI.
ÉCHANGEURS DE CHALEUR DE LA SÉRIE HRS DTIR
La série HRS DTIR est une adaptation de la série d’échangeurs de chaleur HRS DTI. Les séries DTI et DTIR sont toutes deux construites comme des échangeurs de chaleur tube dans tube qui intègrent un tube intérieur de grand diamètre avec un profil ondulé, mais la série DTIR a été spécifiquement conçue pour la récupération directe de chaleur produit à produit, où la chaleur émise par le digestat chaud peut être transférée au digestat froid à l’intérieur de l’échangeur de chaleur. En outre, l’inspection et le nettoyage du canal latéral sont facilités par le tube intérieur amovible de l’échangeur de chaleur DTIR.
En savoir plus sur la série HRS DTIR.
ÉCHANGEURS DE CHALEUR DE LA SÉRIE HRS G
L’échangeur de chaleur de la série HRS G est un échangeur de chaleur multitubulaire complet en acier inoxydable conçu spécifiquement pour le refroidissement des gaz d’échappement et les applications de récupération thermique. Le refroidissement et la récupération de la chaleur des gaz d’échappement peuvent augmenter l’efficacité des unités de cogénération et être utilisés dans d’autres processus de l’usine tels que le chauffage des matières premières et des digesteurs, la pasteurisation et la concentration du digestat. La série G est un système compact qui utilise la technologie de l’ondulation pour améliorer les taux de transfert de chaleur et récupérer l’énergie.
En savoir plus sur la série HRS G.
HRS ÉCHANGEURS DE CHALEUR À SURFACE RACLÉE
La série d’échangeurs de chaleur à surface raclée HRS est conçue pour relever les défis les plus difficiles dans les applications de transfert de chaleur, à savoir l’encrassement des échangeurs de chaleur et le traitement des fluides très visqueux. Dans le traitement des digestats, ces deux problèmes sont courants en raison du contenu riche en encrassement du digestat lui-même et des processus d’évaporation/concentration utilisés dans sa production. Le mouvement mécanique des échangeurs de chaleur à surface raclée, tels que la série HRS Unicus brevetée qui fonctionne en va-et-vient et la série HRS R qui fonctionne en rotation, maintient un transfert de chaleur élevé et des surfaces d’échange de chaleur propres.
En savoir plus sur les échangeurs de chaleur à surface raclée des séries HRS R et Unicus.
LES AVANTAGES D’UN SYSTÈME PUBLICITAIRE OPTIMISÉ
L’efficacité énergétique, la réduction de l’encombrement et l’évolutivité sont des éléments fondamentaux de la conception de tous les systèmes HRS AD. Avec le bon système en place, ils peuvent offrir les avantages suivants :
- Riche en azote, en phosphore et en potassium, le digestat peut produire un engrais naturel à haute teneur en éléments nutritifs et inodore qui contribuera à augmenter les niveaux de matière organique du sol et à accroître la capacité de rétention de l’eau. Les systèmes de digestion assistée HRS sont conçus pour produire un digestat de qualité supérieure, moins coûteux et plus respectueux de l’environnement que les engrais chimiques.
- Les traitements de pasteurisation conformes à la réglementation garantissent l’élimination des substances nocives et des agents pathogènes des engrais de digestion, ce qui les rend aptes à l’épandage.
- La concentration réduit considérablement le volume du digestat. Cela signifie que, si votre digestat crée un produit qui peut être utilisé ou vendu, la réduction de son volume diminuera les coûts de stockage, de transport, d’application et d’élimination.
- Des sources d’énergie thermique et des opérations de transfert de chaleur appropriées peuvent optimiser la récupération de la chaleur et permettre d’économiser jusqu’à 70 % de l’énergie thermique nécessaire à des processus tels que l’évaporation et la pasteurisation.
- Les sous-produits peuvent être transformés en une source de revenus supplémentaires.
Lisez l’étude de cas pour voir comment une usine de production équipée d’un système de traitement du digestat se compare à une usine qui n’en est pas équipée, et pour connaître les prévisions de retour sur investissement.