 Le Biogaz ?
1. Principe : d'un procédé naturel à une technologie contrôlée
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Aux origines de la vie
a ) L'âge des archées
Selon les théories scientifiques les plus couramment admises, les premiers organismes vivants apparaissent il y a plus de 3 milliards d'années, à partir de la ''soupe primitive'' : ce sont les procaryotes.
Dotés d'un génome, capable de se reproduire et de muter, ce sont les premières bactéries, que l'on appelle aujourd'hui les ''archées''.
Elles sont dites ''hétérotrophes'' car incapables d'utiliser l'énergie solaire directement, comme le seront plus tard les cellules autotrophes, qui donneront naissance aux végétaux. Elles se nourissent des molécules organiques présentes dans leur environnement.
L'atmosphère d'alors ne contient pas d'oxygène. Les archées puisent celui dont elles ont besoin dans les molécules oxydées, comme le gaz carbonique.
Le métabolisme d'une famille d'archées repose sur la transformation du gaz carbonique et de l'hydrogène, en oxygène et en méthane. Ce sont les bactéries ''méthanogènes''.
b ) Des symbiotes présents partout
L'apparition des autotrophes marque le début de la photosynthèse. Celles-ci relarguent de l'oxygène dans l'atmosphère (il en contiendra jusqu'à 35 % au Carboniffère).
L'air devient irrespirable pour les archées anaérobies. Elles sont dés lors confinées dans les rares espaces encore favorables : certaines deviennent des composants des eucaryotes (les cellules véritables), d'autres subsistent près les sources hydrothermales des océans, aux fonds des lacs, puis - mais bien plus tard - dans les systèmes digestifs des animaux. L'homme vit en symbiose avec des archées présentes dans ses intestins, ce sont elles qui lui permettent de digérer ses aliments. Ce sont ces mêmes archées méthanogènes qui sont responsables des fermentations entériques et des émissions de méthane générées par les ruminants.
La méthanisation domestiquée
a ) De Volta à Pasteur
On s'est aperçu très tôt que vase et marais généraient des gaz combustibles. Van Lemond, vers 1630, découvre que la fermentation de matière organique dégage du gaz inflammable. C'est Volta, au XVIII° Siècle qui, sans doute le premier, a identifié le méthane comme le composant combustible. L'usage du biogaz a probablement débuté en Chine, à des époques très anciennes. En 1808, l'anglais Sir Humphrey Davy expérimente la fermentation de fumier. Il produit du biogaz et identifie lui aussi le méthane. Mais ce qui l’intéresse alors n’est pas de produire de l’énergie, mais d’obtenir du fumier maturé. En Europe, quelques tentatives ont été faites, début XIX°, pour récolter ce gaz de marais pour l'éclairage public.
Pasteur et ses élèves, au milieu du XIX° Siècle, montrent que l'origine de ce gaz est une fermentation bactérienne. Les mécanismes biologiques seront décrits dans le détail par Buswell dans les années 1930. Ce n'est qu'en 1977 que Carl Woese identifie le groupe des Archées, auquel appartiennent les bactéries méthanogènes, comme une famille distincte à la fois des bactéries proprement dites et des eucaroyotes.
b ) Les premières applications de la méthanisation
Dans la seconde moitié du XIX° Siècle, le mouvement ''hygiéniste'' conduit à la création des premières stations d'épuration des eaux usées.
Collecter les eaux usées des villes, les évacuer en rivière : cette solution se révèle insuffisante. A Londres, un navire qui remonte la Tamise fait naufrage. L'enquête montre que les victimes ne sont pas mortes par noyade : elles ont été asphyxiées par le dégagement d'hydrogène sulfuré provoqué par les fermentation des eaux usées…
On va donc installer des systèmes de décantation, pour récupérer les matières décantables : ce sont les boues urbaines, les ''gadoues''. Celles-ci sont utilisées comme fertilisant, au même titre que les déjections d'élevage. Mais on s'aperçoit qu'il est possible de provoquer leur fermentation dans des cuves fermées, étanches à l'air, ce qui supprime les fermentations incontrôlées lors du stockage et de l'épandage. Au passage, la fermentation produit du biogaz, qui sera utilisé au départ pour l'éclairage public.
Les plus anciens digesteurs connus sont ceux de la ville d’Exeter, en Angleterre (1895) – qui utilise le biogaz comme gaz d’éclairage-, et de la léproserie de Mantunga près de Bombay (1897) . Il s’agit plus de digestion septique que de méthanisation proprement dite, dont l’aboutissement sera la célèbre « fosse Imhoff » (1907) qui assure la décantation et la digestion des eaux usées.
La digestion des boues, dans des ouvrages séparés de la ligne de traitement des eaux usées, comme nous la connaissons aujourd’hui, date du tournant du siècle (stations d’épuration de Lawrence, USA, 1899 ; Birmingham, Angleterre et Allemagne, 1906) . Le procédé devient continu (1911). Pour bien digérer, il faut brasser les boues (on préfèrera le brassage par injection de gaz plutôt que le brassage mécanique à cause des filasses qui s’emmêlent dans les hélices), et les chauffer : ce sera mis en pratique sur une station d’épuration en Allemagne dès 1913, et les stations d’épuration commencent à produire de l’électricité grâce au gaz de digestion. En 1920, une station d’épuration en Allemagne livre son surplus de gaz au réseau municipal de gaz. Dans les années 1940, on s’aperçoit que l’ajout de résidus gras augmente la production de biogaz.
Le concept technique de la méthanisation des boues urbaines n’évoluera plus, fondamentalement, jusqu’à la fin du XX° Siècle.
C. Couturier - MAJ 18 Mai 2004.
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La méthanisation est un procédé naturel de transformation de la matière organique par des bactéries en absence d'oxygène. C'est la ''digestion anaérobie'' qui conduit à la formation d'un biogaz riche en méthane et utilisable comme source d'énergie. La digestion anaérobie est (...) (Suite...) 
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Le biogaz est un gaz produit par la méthanisation ou digestion anaérobie de la matière organique. Combustible, il constitue une source d'énergie renouvelable. Composition et utilisations : cliquez ici (Suite...)
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