Caractérisations des déchets organiques et évaluation du potentiel
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1. D chets Visc res Fientes Animalerie de poissons de volailles de volailles FSO MS V 23 98 23 65 28 77 80 01 MM 5 81 3 89 3 73 6 11 COT MS 13 78 13 59 16 53 45 98 NT MS 11 2 5 6 4 48 5 6 Rapport C N 1 23 2 42 3 68 8 21 D apr s le tableau 2 on remarque que les d chets d animalerie sont riches en carbones 45 98 par contre les d chets de poissons sont riches en azotes organiques 11 2 par apport aux autres d chets tudi s Les quartes d chets organiques pr sentent des rapports C N inf rieurs optimum pour la bio m thanisation qui est entre 20 30 18 19 D o la n cessit de faire la codigestion avec d autres d chets riches en carbone pour optimiser la production de biogaz La figure 2 montre la composition de la mati re organique au niveau des diff rents d chets tudi s ainsi la quantit des sucres soluble reste comparable entre 2 et 3 MO la fraction lipidique est particuli rement lev e au niveau des visc res 32 MO et du poisson 18 MO les prot ines sont majoritaires au niveau des d chets de poisson Les d chets d animalerie et des fientes contiennent en plus d autres substances comme la cellulose et lignine Ces r sultats nous permettent d interpr ter le potentiel biogaz des diff rents d chets tant donn que les lipides sont plus m thanog nes 1444 mL gMV suivi des prot ines 992 mL gMV et apr s les sucres 746 mL gMV 20 d autre part plus il y a de2. Nomenclature C N Rapport carbone sur azote CNRST Centre national pour la recherche scientifique et technique CT Carbone total Km Kilom tre MF Mati re fraiche MO Mati re organique MS Mati re s che mL gMV Millilitre par gramme de Mati re volatile m T M tre cube par tonne ND Non D termin NTK Azote total Kjeldahl PED Pays en d veloppement SVT Solides volatiles totales R f rences 1 Afilal M E Auriol M Filali Meknassi Y Chapitre du livre Les nergies renouvelables au Maroc Le d bat est lanc UNESCO 196 pp 2009 ISBN 9954 8068 2 2 2 Afilal M E Moncef M Benyamna A Revue des nergies renouvelables num ro sp ciale Alg rie 2007 D p t l gale 1177 98 ISSN 1 112 2242 3 Afilal M E Bakx A Belakhdar N and Membrez Y Revue des nergies Renouvelables 13 N 2 2010 249 4 Afilal M E Belkhadir N and Merzak Z Global Journal of Science Frontier Research Biological Sciences USA Volume 13 Issue 1 Version 1 0 Year 2013 Online ISSN 2249 4626 and Print ISSN 0975 5896 5 ADEME Collecte s lective et traitement biologique des biod chets des m nages m thodes et outils de mesure des indicateurs de qualit et de performance 1 re dition 2000 volume 2 p 12 Afilal M E Belkhadir N Daoudi H Elasri O J Mater Environ Sci 4 1 2013 11 16 Conseil agricole Minist re de l agriculture et de la p che maritime Novem
3. 2 4 Rendement et taux de digestion La fermentation jusqu puisement de la mati re organique biod gradable nous ont permis la d termination du rendement en biogaz et du taux de digestion dans les conditions d exp rience Tous les digesteurs se trouvent dans un bain marie temp rature constante 45 C et 32 C favorable pour la biom thanisation Tous les digesteurs sont remplis de d chets en solution 10 de MF c est dire que 10g de d chet frais dans 100 ml d eau de robinet 3 R sultats et discussions 3 1 Caract ristiques des d chets organiques Tableau 1 R sultats des caract ristiques physiques des d chets organiques Fientes de Visc res de D chets de D chets volailles volailles poissons d animalerie Masse volumique kg m 360 7 520 6 280 5 340 11 Humidit 67 5 1 6 72 46 70 21 13 88 Mati re S che MS 32 5 1 6 27 54 29 79 86 12 La masse volumique concorde bien avec l humidit puisque plus c est humide plus la masse volumique est faible Les d chets organiques tudi s pr sentent une teneur importante en humidit sup rieur 60 l exception d animalerie Donc ces d chets m thanique reste la meilleure technique de valorisation de ces d chets sont difficilement combustibles c est pourquoi la fermentation Tableau 2 Comparaison des rapports C N pour les d chets organiques
4. Les masses volumiques sont calcul es par la formule suivante p masse volumique en kg m m poids obtenu en kg v volume du r cipient en m L humidit en eau et MS La majorit des protocoles d termine l humidit par s chage la temp rature de 105 C jusqu un poids constant La masse de d chets s cher varie de 1 10 grammes 10 11 Le pourcentage d humidit des diff rents d chets organiques est d termin par diff rence de poids de l chantillon avant et apr s s chage jusqu la stabilisation de la masse par la formule H Mo Mi 100 M et MS 100 H O H pourcentage d humidit M masse initiale de l chantillon avant s chage M masse finale de l chantillon apr s s chage M la masse finale de d chet calcin 600 C MS mati re s che 1161 J Mater Environ Sci 5 4 2014 1160 1169 Afilal et al ISSN 2028 2508 CODEN JMESCN Mati re organique La teneur en mati re organique MO ou solides volatiles totales SVT est obtenue par diff rence de pes e entre la masse du d chet sec M et la masse du d chet calcin 600 C Mb jusqu un poids constant pendant plus de 6 heures 10 11 MO Mi M2 100 M Mati re min rale Apr s 6 heures dans l incin rateur on obtient un r sidu inorganique porte l expression de cendres totales Cette masse du d chet calcin 600 C M2 est la mati
5. ments Zn Cu Ca Ni repr sentent les teneures les plus grandes devant les l ments secondaires d o l importance d une valorisation agronomique pour la fertilisation du sol la fermentation m thanique en ana robiose conserve l essentiel de la composition initiale tout en acc l rant la maturation du composte qui demanderait plusieurs mois en a robiose 21 22 Le zinc Zn est pr sent en infime quantit dans le sol donc un amendement de digestat apr s fermentation m thanique de ces d chets organiques et essentiellement les fientes de volaille et les d chets d animalerie permettrait de combler ce manque l apport de zinc au plantes permet la formation de plusieurs hormones de croissance auxine la synth se de la chlorophylle des prot ines et des acides nucl iques et par cons quent conduit a une croissance pr coce et au d veloppement des fruits c est le cas pour le ma s et pomme de terre 23 24 Pour le cuivre il intervient dans la synth se de la lignine oxydation des ph nols et prot ge la d gradation pr coce de la chlorophylle c est a dire que les plantes gardent plus longtemps un aspect vert et juv nile L apport en cuivre est remarquable pour une culture de c r ales 23 24 Le tableau 3 montre que les bior acteurs 10 de MS contiendraient des concentrations en diff rents l ments min raux des niveaux plus bas que le niveau toxique inhibition donc la bio m thanisation de ce ty
6. re min rale 10 11 En cons quence la mesure du poids de la fraction des cendres r siduelles par la perte au feu a permis de d terminer le pourcentage de la fraction min rale dans ce d chet MM M 100 Mi Ces fractions des cendres produites par la calcination pr c dente a t envoy e au CNRST Rabat pour Dosage des Ions et m taux lourds Carbone organique total Le carbone organique dans les d chets peut tre estim partir de la formule suivante 12 CT MSV 1 74 CT Carbone total MSV Mati re s che volatiles Azote total La technique utilis e est la m thode Kjeldahl 13 Cette m thode est effectu e en trois tapes tape 1 Digestion ou min ralisation de l chantillon L azote prot ique des d chets organiques est transform en azote ammoniacal par oxydation de la mati re organique dans l acide sulfurique concentr haute temp rature en pr sence d un catalyseur et d un sel M L acide sulfurique concentr a pour but d oxyder la mati re organique et de transformer l azote prot ique en ammoniac NH3 Il sert galement pi ger l ammoniac gazeux sous la forme de sulfate d ammonium par action de la base avec l acide M L addition du sel K SO4 a pour but d lever le point d bullition de la solution pour acc l rer la r action de min ralisation de la mati re organique M Le catalyseur utilis est Cu CuSO4 Apr s 6 heures de digestion l ac
7. est interpr t par la pr sence d une temp rature 32 C tr s proche de la temp rature optimale 35 C 26 Fientes de poulets D chet de poissons Visc res de poulets Production de biogaz en ml lt D chet d animalerie Jours j o 2 3 5 7 8 9 10 11 12 15 17 21 23 25 26 28 30 31 32 33 36 39 40 Figure 4 Cin tique de productions cumul es de biogaz pour les quatre d chets organiques temp rature d ncubation 32 C Les d chets de poissons pr sentent le plus faible potentiel m thanog ne ce qui serait li plusieurs facteurs dont le faible rapport C N et galement une ventuel toxicit de l ammoniaque qui est consid r comme un des importants inhibiteurs de la biom thanisation 27 Ainsi l activit des m thanog nes est diminu e lors de l augmentation de la concentration de l ammoniaque et l inhibition totale est atteinte pour une concentration de 10 gN 1 28 Par cons quence la bio m thanisation des d chets de poissons serait plus commode en codigestion avec d autres substrats riches en cellulose par exemple Ces r sultats m ritent d tres compl t s par des essais compl mentaires pour d terminer les ratios en diff rents substrats de d chets industriels qui donneraient meilleur rendement en biogaz 29 30 31 32 Tableau 4 Potentiel biogaz a Fisher 2007 CRAAQ 2008 b Chen Shi 2012 c Salminen et al 20
8. of a large proteinic fraction 70 This work allowed us to conclude that between 32 C and 45 C the biogas production is correctly conducted The chemical compositions of the wastes studied bring the necessary nutrients mainly Zinc Cuivre Calcium Nickel and Potassium to the anaerobic bacteriadevelopment At the end of the anaerobicdigestion the digestat obtained keep all mineral fertilizers which makes it possible to use as an agriculturaloutput This work opens new horizons towardan alternative of the development in the Moroccans rural area and at the same time proposes a renewable energy allowing a better management of organic waste the production of flammable gas and also a fertilizing mud for the amendment of the grounds In order to complete this work other experiments are put in prospect They will be devoted to the design and construction of an operational fermentor adapted to the Moroccan conditions Keywords Biogas Organic waste Digestat Anaerobic digestion Potential methanogenes R sum Le biogaz est le r sultat de la digestion ana robie des mati res organiques Dans ce travail nous avons entrepris une s rie d exp riences pour caract riser et fermenter les diff rents substrats et produire du biogaz inflammable Les d chets de visc res des poulets de chair pr sente un rapport C N faible de 2 42 mais le potentiel m thanog ne est le plus important parmi les d chets tudi s avec 15 68 m T Cela est d la p
9. souris et rats 60 D chets d aviculture L aviculture marocaine assure une production de viande de volailles de 510 000 tonnes an en 2010 7 les poulets de chair produisent eux seules 2 kg de fientes par sujet 8 Par cons quence le Maroc produit 586500 tonnes de fientes Nous avons tudi les fientes et les visc res pour avoir des donn es globales sur les d chets du secteur D chets de poissons Sachant que le Maroc poss de plus de 3500 km de cotes et le potentiel marocain en ressources halieutiques est estim 1 5 millions de tonnes annuellement 9 Selon le D partement de la p che maritime la capacit de production du poisson frais a connu une augmentation remarquable Entre les deux ann es 2007 et 2008 la production a affich une augmentation de 14 4 de 835 320 tonnes devant 955 190 tonnes Les d chets organiques du secteur valu s 40 seraient de plus de 382 tonnes an 3 Une fois au laboratoire les diff rents chantillons ont t tiquet s et mises au cong lateur pour subir les diff rentes analyses physicochimiques Dans cet article pour chaque substrat tudi une s rie d analyses est effectu e pour une bonne caract risation 2 2 Caract ristiques physiques et chimiques Pour tous les param tres tudi s les dosages ont t effectu s en triple La masse volumique Un r cipient de 1 litre de volume est rempli des d chets organiques sans tassement et pes sur balance
10. sucres non solubles plus le rapport C N est lev 1164 J Mater Environ Sci 5 4 2014 1160 1169 Afilal et al ISSN 2028 2508 CODEN JMESCN La composition des d chets biomethanisables devrait apporter les nutriments n cessaires au d veloppement des bact ries ana robies dont principalement l azote phosphore potassium calcium magn sium chlore et soufre auxquels ils faut ajouter certains l ments traces m talliques tels que le fer le cuivre le zinc le nickel le molybd ne le s l nium le cobalt Tous sont n cessaires mais peuvent tre toxiques des concentrations excessives La totalit de la mati re min rale contenue dans les d chets organiques est conserv e apr s la m thanisation 2 3 k J D Lipides 3 Figure 2 R partition des compositions organiques des d chets organiques a Fientes de poulet b Visc res c D chet de poisson d D chet d animalerie Le tableau 3 montre que la quantit en diff rents l ments min raux pr sente dans ces d chets organiques est suffisante et non toxique on remarque aussi que dans les fientes de volailles le zinc occupe la premi re place suivi du cuivre potassium calcium et de nickel par contres les autres l ments min raux ne d passent pas 10 mg kg Le m me ordre se pr sente pour les d chets d animaleries sauf que le calcium occupe une place sup rieure que le potassium On peut dire que les oligo l
11. 02 ND Non D termin Temp rature de 45 C Temp rature de 32 C Biogaz cumul Potentiel biogaz Potentiel biogaz Potentiel rapport en ml 40j Trouv Dsl Trouv en bibliographie en m T de d chet D en m T de d chet en m T de d chet Visc res de poulets 226 9 04 392 15 68 100 D chet d animalerie 189 7 56 288 11 52 ND Fientes de poulets 156 7 66 281 11 24 61 112 D chet de poissons 150 6 166 6 64 530 Le potentiel bibliographique des d chets organiques tudi s pr sent un cart important avec les valeurs obtenues ces valeurs th oriques maximales sont des calculs th oriques qui doivent tre pond r s compte tenu des points suivants gt Le potentiel th orique se r f re des substances organiques pures Dans la r alit la mati re organique se trouve soit sous forme dissoute soit sous forme particulaire ou solide La production de m thane partir d un produit r el sous forme brute va donc d pendre de la concentration en mati re organique d gradable dans ce produit et de sa teneur en eau gt Une partie de substrat organique se fixe la mati re min rale et devient non disponible pour les bact ries gt Toutes les substances organiques ne sont pas biod gradables en particulier certains sucres complexes et les produits ligneux 1167 J Mater Environ Sci 5 4 2014 1160 1169 Afilal et al ISSN 2028 2508 CODEN JMES
12. CN gt Une certaine partie de la mati re organique est utilis e par les micro organismes pour leur croissance et leur maintenance ce chiffre est de l ordre de 5 10 gt 10 de mati re serait vacu e avec le r sidu avant d tre d grad e fermentation en continue gt Le CO n est pas totalement gazeux mais galement une partie sous d autres formes dissoutes HCO H CO CO en fonction du pH salinit temp rature et type d effluant Conclusion Dans cette tude nous d montrons que les d chets organiques restent valorisables par fermentation m thanique d une part ils g n rent une source d nergie renouvelable et d autre part le r sidus de fermentation constitue un apport important pour la fertilisation du sol car une partie de la mati re organique contenue dans le substrat est d grad e au cours de la biom thanisation laquelle aurait t d grad e par les micro organismes du sol au cours des mois suivant l pandage s il n y avait pas eu de biom thanisation et l autre partie de la mati re organique int ressante pour la structuration du sol celle qui formera l humus est conserv e lors de la biom thanisation Pour optimiser la biom thanisation des d chets organiques il est n cessaire de maitriser plusieurs facteurs dont la teneur en eau l agitation quantit s et activit des bact ries pr sentes pH temp rature composition En d charge conventionnelle ces fac
13. D Biological Wastes 1988 23 3 195 214 Fischer T Journ e sur la m thanisation des engrais de ferme 26 janvier 2007 Sainte Julie CRAAQ Centre de R f rence en Agriculture et Agroalimentaire du Qu bec La biom thanisation la ferme Publication 2008 no EVC 033 P 5 Chen Shi Potential Biogas Production from Fish Waste and Sludge TRITA LWR Degree Project 12 37 2012 ISSN 1651 064X Salminen E Rintala J Semi continuous anaerobic digestion of solid poultry slaughter house waste effect of hydraulic retention time and loading Water Res 36 2002 3175 82 2014 http www ymaterenvironsci com 1169
14. Food Sci Nutr 2008 48 177 84 Ashwell G Colorimetric analysis of sugars Methods Enzymol 1957 3 73 105 Consort manual 2012 Handleiding mode d emploi Anleitung December 2012 p 18 19 Marchaim U FAO 1992 Agricultural services bulletin 95 kuria J International Journal for Service Learning in Engineering 2008 3 1 9 40 ISSN 1555 9033 Buswell A M and H F Mueller Industrial and Engineering Chemistry 1952 44 3 550 552 Moletta R Gestion des probl mes environnementaux dans les industries agro alimentaires 2002 R Moletta coordonnateur Collection Tech doc Lavoisier Valorga Observatoire R gional des D chets d Ile de France et L Agence R gionale de 1l Environnement et des Nouvelles nergies 1998 Ile de France p 28 Soltner D dition 2001 Les bases de la production v g tale Tome III La plante et son am lioration Collection Sciences et techniques agricoles Soltner D dition 2003 Les bases de la production v g tale Tome I Le sol et son am lioration Collection Sciences et techniques agricoles Weissbach and Friedrich Gas production potential of fresh and ensiled sugar beets in biogas production Land technik 64 2009 no 6 pp 394 397 Pouech P R Coudure C E Marcata Journ es Recherche Porcine 2005 p 39 44 2005 Hawkes F R Guwy A J Hawkes D L and Rozzi A G Water Science and Technology 1994 30 12 1 10 Hill D T and Holmberg R
15. J Mater Environ Sci 5 4 2014 1160 1169 Afilal et al ISSN 2028 2508 CODEN JMESCN A gt JMES Caract risations des d chets organiques et valuation du potentiel Biogaz Organic waste characterization and evaluation of its potential biogas M E Afilal O Elasri Z Merzak Laboratoire de Biologie des plants et microorganismes Universit Mohamed Premier BP 524 60000 Oujda Maroc Received 1 Jan 2014 Revised 29 Apr 2014 Accepted 29 Apr 2014 Corresponding author E mail m afilal fso ump ma Abstract Biogas is the result of the anaerobic digestion of the organic matter In this work we undertook a series of experiments to characterize and ferment the various substrates and to produce flammable biogas Waste of internal organs of chicken meat presents a weak ratio C N of 2 42 but the potential methanogene is most important among the waste studied with 15 68 m T That is because there is a large fraction of lipids 32 in its dry matter Waste of the animalery from the university is characterized by ratio C N of 8 21 higher with the presence of sawdusts which leadsto a methanogenepotential of 11 52 m T in the second place Chicken meat droppings present a ratio C N of 3 68 which makes it possible to have a potential methanogenes of 11 24 m3 T The fish scrap is characterized by the weakest ratio C N of 1 23 leading to the production of the lowest potential methanogene 6 64 m3 T this result is related to the presence
16. bre 2011 Une nouvelle strat gie de service pour les agriculteurs N 9 8 REME Gestion des d chets organiques au Maghreb 2007 p 13 TEA 1168 J Mater Environ Sci 5 4 2014 1160 1169 Afilal et al ISSN 2028 2508 CODEN JMESCN 10 11 12 23 24 25 Abouhala A Talbaoui E Boukabous R Acc s au march Le cas du Maroc Aquaculture planning in Mediterranean countries Zaragoza CIHEAM 1999 p 61 62 Cahiers Options M diterran ennes n 43 Workshop of the CIHEAM Network on Socio economic and Legal Aspects of Aquaculture in the Mediterranean SELAM 1998 03 12 14 Tangiers Morocco APHA Standard methods for the examination of water and wastewater 20th ed Washington DC USA American Public Health Association American Water Works Association and Water Environment Federation 1998 APHA M thodes normalis es pour l examen des eaux et eaux us es Twentyfirsted Washington DC American Public Health Association American Water Works Association et la F d ration Environnement de l Eau 2005 Allison L E Organic carbon Methods of soil analysis 2e partie Am Soc Agron Madison Wisconsin 1965 Pages 1367 1378 Bremner J M Total Nitrogen Methods of soil analysis 2e partie Am Soc Agron Madison Wisconsin 1965 Pages 1149 1178 AFNOR Collection of French Standards Body Fat and Oil Seeds Product 1981 2nd Edn Paris France Mariotti F Tom D Mirand PP Crit Rev
17. de porosit 0 2um Le d tecteur est de type conductim trique Le principe consiste injecter une partie de l chantillon l int rieur d un flux luant Les diff rents ions traversent alors une colonne qui va les s parer en fonction de leur affinit avec les sites changeurs Un d tecteur conductim trique associ un ordinateur permet l enregistrement de chromatogrammes pr sentant des pics d lution diff rents temps sp cifiques d un ion donn Un talonnage journalier permet d associer la surface du pic la concentration de l ion consid r La pr cision est de 5 Mesure de pH 1163 J Mater Environ Sci 5 4 2014 1160 1169 ISSN 2028 2508 CODEN JMESCN Afilal et al Le pH des solutions a t mesur l aide d un pH m tre de marque Consort muni d une lectrode de verre combin e Ag AgCl L talonnage est effectu l aide de solutions tampons de pH 4 et 7 20 C 17 2 3 Mesure du d bit biogaz Le d bit du biogaz au cours de la fermentation m thanique est suivi par d placement de l eau dans un gazom tre Le batch est reli l aide d un tuyau en silicone un gazom tre constitu par flacon gradu invers e Lorsque le biogaz est produit il exerce une pression sur l eau pr sente dans le flacon on l vacuant vers l ext rieur du gazom tre On a r alis pour chaque d chet tudi trois batchs afin d avoir une moyenne de potentiel m thanog ne
18. et enfin les d chets de poissons qui produisent successivement 165 et 150 ml Ce r sultat est corr l avec les compositions chimiques des d chets organiques Les lipides produisent la plus grande quantit de biogaz en rapport aux prot ines et glucides 20 25 Les d chets de visc res pr sentent une grande quantit de lipides 32 MO en rapport aux autres d chets ce qui permet de produire une grande quantit de biogaz 0 64 0 51 0 35 0 07 297 127 14 122 90 250 Fientes de poulets D chet de poissons Visc res de poulets lt D chet d animalerie Production de biogaz en ml Jours j f t t t 0 2 3 5 7 8 9 10 11 12 15 17 21 23 25 26 28 30 31 32 33 36 39 40 Figure 3 Cin tique de productions cumul es de biogaz pour les quatre d chets organiques a temp rature d incubation 45 C 1166 J Mater Environ Sci 5 4 2014 1160 1169 Afilal et al ISSN 2028 2508 CODEN JMESCN La cin tique de production de biogaz dans la temp rature 32 C est identique celle de la temp rature 45 C seulement que la quantit de biogaz produite est plus lev e Les d chets de visc res produit la plus grande quantit de biogaz avec 392 ml les d chets d animalerie occupe la deuxi me place avec une production de 288 ml suivi par les fientes de poulet de chaire et enfin les d chets de poissons qui produisent successivement 281 et 166 ml Ce r sultat
19. ide sulfurique concentr en passe la deuxi me tape tape 2 Distillation de l ammoniac Avant de distiller l ammoniac la vapeur d eau on doit lib rer l ammoniac sous la forme du sel NH4 SO par l addition d une solution concentr e de NaOH en exc s L ammoniac est ensuite distill par la vapeur d eau et pi g e dans une solution d acide borique L ammoniac r agit avec l acide borique pour former des sels borates d ammonium tape 3 Titrage de l ammoniac L ammoniac sous la forme de borates d ammonium est titr directement l aide d une solution standardis e d acide HC1 et d un indicateur color On fait un blanc en mettant tous les r actifs sauf l chantillon pour soustraire l ammoniac contenu dans les r actifs de l ammoniac contenu dans l chantillon tape 4 Calcul du de NTK dans l chantillon On proc de aux calculs des r sultats comme suit n 0 0014 X 0 1 V2 V1 x10 N PE Avec PE masse de prise d essai en gramme V2 volume d HCI partir du quel l indicateur vire du vert au rose Vi volume d HCI utilis pour le dosage blanc 0 1 Titre de la solution d acide chlorhydrique 0 014 poids molaire de l azote 10 Teneur en lipides La m thode utilis e est bas e sur une extraction continue op r e dans un extracteur Soxhlet sur des chantillons secs du d chet organique 14 Cette technique prend 6 heures d extraction e
20. nvironnement 5 Dans ce travail l objectif est plut t l valuation du potentiel m thanog ne des d chets et donc voir les d chets du c t positif et le consid rer comme source d nergie m thane et non pas seulement comme source de pollution Le processus global de production du biogaz a lieu quand les bact ries ana robies ont consomm la mati re organique biod gradable contenue dans les d chets pour produire une masse bact rienne et des sous produits du m tabolisme bact rien CO2 CH4 H20 etc 6 L objectif de cette tude est la mise en place de donn es fiables sur la caract risation des d chets organiques pour permettre essentiellement e D valuer le potentiel de valorisation nergie et pandage e D optimiser le mode de traitement en connaissant pr cis ment la composition des d chets e De pr dire les missions de ces d chets dans l environnement et ventuellement de travailler sur l att nuation de leur impact 2 Mat riels et m thodes 2 1 Choix des chantillons de diff rents d chets organiques D chets d animalerie D chets d animalerie de la facult des sciences Oujda Maroc La production de d chets au niveau de l animalerie est rapide et constante en moyenne 10 kilo jour avec un total de plus de 3 5 Tonnes de substrat fermentescible en 2012 une bref description de ces d chets r v le la pr sence d orge 5 de sciures de bois 35 de fientes de
21. pe de d chets reste tr s favorable et m me la codigestion est possible des ratios convenables 1165 J Mater Environ Sci 5 4 2014 1160 1169 Afilal et al ISSN 2028 2508 CODEN JMESCN Le digestat contient aussi certains macro l ments tel que le potassium K avec un maximum qui peut atteindre 34 96 mg kg pour les fientes de volailles cet l ment est indispensable pour les plantes car il intervient dans le fonctionnement physiologique de la plante maintenance et r gulation de la pression osmotique des cellules v g tales 23 24 Ces r sultats devraient tres compl t s par une tude sur terrains pour le suivi de la valorisation productive du produit r siduel composte et comparaison avec d autres produits fertilisants Tableau 3 Dosage des Ions et M taux lourds a R Moletta 2002 b Valorga 1998 c ND non d termin Ions ee NN Fientes D chets mg kg MS g de volailles d animaleries mg 30 4 29 82 Fe 7 0 99 0 05 0 61 0 56 ne O WwW Zn 3 11 Zn 400 750 196 35 1917 3 2 Estimation du potentiel en biogaz Apr s 40 jours de m thanisation dans la temp rature 45 C la cin tique de production de biogaz montre que les d chets de visc res produit la plus grande quantit de biogaz qui atteint un maximum de 226 ml les d chets d animalerie occupe la deuxi me place avec une production de 189 ml suivi par les fientes de poulet de chaire
22. r alis es dans le Laboratoire de Biologie des Plantes et des Microorganismes avec l quipe de Productions et Biotechnologies V g tales Dosage des Ions et m taux lourds Les analyses ont t men es au centre national de recherche scientifique et technique CNRST de Rabat Les chantillons sont pr alablement filtr s sur des membranes de porosit 0 45 um puis min ralis s chaud par l eau r gale 3 volumes de HCI pour 1 volume de HNO3 afin d viter les interactions de la matrice organique Les concentrations en ions m talliques ont t d termin es l aide d un spectrophotom tre d absorption atomique four VARIAN SpectrA 800 disposant d un syst me de correction Zeeman de l absorption de la mati re organique La limite de d tection est de l ordre de 0 1 ug L 1 et varie selon l l ment doser Flacon de mesure r Bouchon ensilicone il de lecteur de mesure Tuyau d vacuation de biogaz Y 1n 3229101g D chetorganique Fumier de volaille Sens de propagation du biogaz produit gt Sens d vacuation de l eau a Figure 1 a Sch ma b Photo de dispositif de mesure de biogaz par d placement d eau Les cations et les anions majeurs Na NH4 K Mg Ca CI NO NO PO4 et SO4 ont t dos s par chromatographie ionique sur un appareil DIONEX de marque DX 120 apr s avoir t dilu s et filtr s sur une membrane en nitrate de cellulose
23. r sence d une fraction importante de lipides 32 dans sa mati re s che Le rapport C N des d chets de l animalerie se caract risent par 8 21 consid r comme le plus lev Ce qui conduit un potentiel m thanog ne de 11 52 m T qui occupe la deuxi me place Les fientes de poulets de chair pr sentent un rapport C N de 3 68 qui permet d avoir un potentiel m thanog ne de 11 24 m T Les d chets de poissons poss dent un faible rapport C N d ordre 1 23 conduisant la production du plus faible potentiel m thanog ne 6 64 m T cause de la pr sence d une fraction prot ique majoritaire 70 dans sa composition chimique Ainsi on a conclu que la temp rature 32 C permet d augmenter la production de biogaz par rapport la temp rature 45 C La composition chimique de ces quatre d chets tudi s apporte les nutriments n cessaires principalement Zinc Cuivre Calcium Nickel et Potassium au d veloppement des bact ries ana robies A la fin de la digestion ana robiques le digestat obtenu pr sente des l ments min raux fertilisant qui permet d am liorer le rendement agricole Ce travail ouvre de nouveaux horizons pour la recherche d une alternative au d veloppement dans le monde rural et propose une source d nergie renouvelable permettant la fois une meilleure gestion des d chets organiques la production du gaz inflammable et aussi une boue fertilisante pour l amendement des sols Pour achever ce tra
24. t expose les lipides extraits de hautes temp ratures Le solvant d extraction utilis est l Hexane 1162 J Mater Environ Sci 5 4 2014 1160 1169 Afilal et al ISSN 2028 2508 CODEN JMESCN Mi lipides x 100 lipides MB chantillon Mi Masse finale du ballonnet apr s soxhlet moins la masse initiale du ballonnet avant soxhlet M Masse sec de la fiente de poulet de chair Teneur en Prot ines Les teneurs en prot ines totales des d chet organiques taient calcul es en multipliant l azote total N par un facteur 6 25 en se basant sur l hypoth se que les prot ines contenaient 16 d azote et que la mati re azot e totale provient exclusivement de prot ines 15 On obtient la teneur en prot ines selon l quation suivante P Nx6 25 N Pourcentage d azote P pourcentage de Prot ine totale Teneur en glucides solubles L extraction des sucres totaux pr sente dans le d chet organique a t effectu e par broyage dans le m lange thanol eau 80 Les broyats ainsi obtenus ont t centrifug s 4500 g 4 C pendant 30 min les surnageant contenant les sucres ont t r cup r s puis Le dosage des sucres totaux a t effectu par la m thode Ashwel 16 en pr sence d une gamme talon de glucose Toutes les manipulations de d termination de la composition chimiques Azote total lipides prot ines et glucides solubles des d chets organiques sont
25. teurs ne sont pas maitrisables Par contre la gestion de la d gradation ana robie en bior acteur de taille industrielle ou au laboratoire permet de ma triser la plupart de ces facteurs La mati re convenablement humidifi e voire noy e peut tre homog n is e bro y e et m lang e afin de favoriser le transfert de la mati re Le milieu peut tre tamponn afin d viter des variations importantes de pH Les carences ou exc s en nutriments peuvent tre limit s par m lange de la mati re d grader avec d autres mat riaux pr sentant des caract ristiques ad quates La temp rature peut tre maintenue dans une gamme de valeurs donn e et les conditions r ductrices peuvent tre assur es par l tanch it du r acteur Enfin la charge microbienne peut tre ma tris e par inoculation r introduction d une fraction des boues sortantes ou r tention de la biomasse sur un support Cette tude ouvre des horizons nouveaux pour une meilleure valorisation des d chets organiques et donc viter la mise en d charges publiques nuisibles Remerciement Ce travail est financ par la CUD de Belgique dans le cadre du projet de collaboration avec l Universit Mohamed ler Oujda Projet appui la recherche scientifique P2 de 2008 2012 L quipe de Productions et Biotechnologies V g tales de Laboratoire de Biologie des Plantes et des Microorganismes pour l encadrement dans les analyses chimiques des d chets organiques
26. vail d autres exp riences sont pr vues en perspective Elles seront consacr es la conception d un fermenteur op rationnel dans les conditions du monde rurale Mots cl s Biogaz D chet organique Digestat Digestion ana robique Potentiel m thanog ne Introduction Avec une consommation toujours plus grande et plus diversifi e partout dans le monde la production des d chets ne cesse d augmenter en quantit et en qualit engendrant ainsi d normes risques sur l environnement et par cons quent sur la sant de la population 1 Cette situation est beaucoup plus pr occupante dans les pays en d veloppement PED cause notamment du retard consid rable dans le domaine biotechnologique d leur manque de moyens et leur difficult d aborder la question avec une approche adapt e leur contexte Le manque de 1160 J Mater Environ Sci 5 4 2014 1160 1169 Afilal et al ISSN 2028 2508 CODEN JMESCN donn es de caract risation des d chets qui est un pr alable toute strat gie de gestion retarde la mise en place de politique efficace de gestion et valorisation des d chets dans les PED 2 3 Plusieurs tudes se sont int ress es la caract risation chimique des d chets organiques Certaines d entre elles avaient pour principal objectif l valuation du potentiel polluant de ces d chets 4 ou la mise en vidence de l existence des effets n fastes sur la sant humaine et l e
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