Le système transforme les déchets organiques en énergie renouvelable

Chaque mois, 17 à 25 tonnes de déchets du centre d'approvisionnement du Ceará (Ceasa – CE) sont envoyées à la décharge, pour un coût d'environ 230 57 R$. Pour transformer ces déchets en énergie renouvelable, des chercheurs de l'Embrapa et de l'Université fédérale du Ceará (UFC) ont développé le système de réacteur anaérobie intégré. Cette innovation augmente la production de biogaz à forte teneur en méthane, occupe moins d'espace et réduit les coûts et les émissions de GES. Conçue pour le Ceasa de l'État, cette technologie pourrait être reproduite dans les XNUMX autres centres d'approvisionnement du Brésil.

Ce modèle permet de valoriser pleinement les fruits et légumes impropres à la consommation humaine, résultant des pertes lors du transport et du stockage. Cette biomasse non utilisée, hautement biodégradable, est idéale pour produire du biogaz riche en méthane, utilisable comme combustible.

Selon la méthode traditionnelle, les déchets de fruits et légumes sont fermentés dans des réacteurs à mélange complet (RCC), dont le fonctionnement présente des limites et nécessite des volumes importants. Le nouveau système améliore ce processus grâce à un prétraitement qui sépare les déchets par broyage et pressage en deux fractions : liquide et solide. Chaque fraction est dirigée vers un réacteur spécialisé. 

La fraction liquide est traitée dans des réacteurs à lit de boues ascendant (UASB), efficaces pour les charges organiques élevées et offrant d'excellentes performances de digestion pour les substrats hautement biodégradables. La fraction solide est envoyée au compostage, qui produit un engrais de haute qualité, ou vers des réacteurs de méthanisation sèche, capables de traiter des déchets à forte teneur en solides, bien que cette technologie soit encore en développement.

Selon Renato Leitão, chercheur d'Embrapa Tropical Agroindustry (CE) qui a coordonné ces travaux, grâce au nouveau système, le biogaz produit à Ceasa-CE peut produire suffisamment d'électricité pour répondre à 100 % des besoins énergétiques de l'usine pendant les heures de pointe et à 20 % supplémentaires pendant les heures creuses. « S'il n'est pas utilisé à Ceasa, ce biogaz peut être vendu sous forme de biométhane après un traitement approprié », ajoute-t-il. Parmi les avantages de ce type d'utilisation figurent la réduction de l'impact environnemental et des coûts de transport et de traitement, car il existe actuellement un contrat pour le transport de ces déchets jusqu'à la décharge.

Renato Leitão explique que le système représente une solution prometteuse pour transformer de grands volumes de déchets organiques en énergie renouvelable, réduisant ainsi les coûts d'élimination et les émissions de gaz à effet de serre. La prochaine étape de l'étude consiste à étendre la production à grande échelle, mais cela nécessite la construction d'une unité pilote plus grande pour calibrer l'équipement.

« L'impact pourrait être énorme : une énergie propre, moins de déchets, plus d'emplois et une économie circulaire en pratique », ajoute le professeur André dos Santos, du département de génie hydraulique et environnemental de l'UFC.

Biohydrogène : un nouveau front

Les chercheurs ont également testé la production de biohydrogène à partir de ce matériau. Bien que le volume n'ait pas atteint un niveau compétitif, cette recherche ouvre la voie à l'exploration d'une nouvelle voie de production. Les chercheurs ont utilisé la fermentation obscure, une technologie émergente pour la production d'énergie propre. L'étude a utilisé un réacteur anaérobie à lit structuré (AnStBR) alimenté par la fraction liquide du résidu.

L’innovation sera l’un des points forts du forum scientifique latino-américain

L'innovation dans la production de biogaz à partir des déchets de Ceasa sera l'une des avancées scientifiques mises en avant lors du 14e Atelier et Symposium latino-américain sur la digestion anaérobie (XV DAAL), organisé par l'UFC et l'Embrapa. Cet événement, principal forum scientifique sur la digestion anaérobie en Amérique latine, se tiendra à Fortaleza, dans l'État du Ceará, du 17 au 2025 octobre XNUMX, et réunira des scientifiques des centres de recherche les plus avancés du monde entier. 

La 15e édition du DAAL favorisera l'échange de connaissances entre le monde universitaire, la société civile, les agences gouvernementales et le secteur privé sur l'utilisation de la digestion anaérobie. Les thèmes abordés incluent l'application de la digestion anaérobie au traitement des déchets liquides et solides, la production d'énergie renouvelable via le méthane et l'hydrogène, la modélisation et le contrôle des procédés, la production et la valorisation de produits à haute valeur ajoutée, et l'économie circulaire.

Les étudiants de premier et deuxième cycles, les chercheurs, les professionnels du domaine, les gestionnaires, les politiciens, les concepteurs, les institutions de développement, les entreprises opérant dans le secteur de l'assainissement, les industries, les organismes publics et les entreprises privées, les ONG et les organisations de coopération internationale intéressées et actives dans le domaine de la digestion anaérobie, des énergies renouvelables, de la biomasse, du traitement des eaux usées, des déchets solides, des boues, de l'utilisation rationnelle de l'eau, des nutriments et de l'énergie peuvent participer à l'événement.

Le symposium est organisé par l'UFC et l'Embrapa, avec le soutien organisationnel de la Fondation Astef, d'Essencial Eventos et de l'Association internationale de l'eau (IWA). Il bénéficie également du soutien institutionnel de l'Institut national des sciences et technologies pour les stations d'épuration durables (INCT ETE durables), de l'Association brésilienne d'ingénierie sanitaire et environnementale (ABES), de la Fédération des industries de l'État du Ceará (FIEC), de la Société brésilienne des spécialistes des déchets agricoles et agro-industriels (SBERA), du Forum sud-brésilien sur le biogaz et le biométhane, de Rede Verdes, de CIBiogás Énergies renouvelables, de Biosfera Comunicação et du Réseau des femmes du biogaz. Plusieurs institutions et entreprises soutiennent financièrement cet événement, notamment Capes, CNPq, Marquise Ambiental, Cagece, ACS Engenharia Ambiental, Sanepar, TPF Engenharia, Recovery Technologies Ambientais, Rotária do Brasil, Anaero Technologies, BPC Instruments, Grupo Ritter, MLima Biogás, Sistema Fiec, PB Construções, Shimadzu, Fortescue et le Pecém Industrial and Port Complexe.

En savoir plus sur la digestion anaérobie

La production de biogaz à partir de déchets organiques est obtenue par digestion anaérobie, c'est-à-dire la transformation microbienne de la matière organique en énergie et en bioproduits chimiques en l'absence d'oxygène. Ce phénomène intervient dans plusieurs cycles biogéochimiques et se produit dans divers environnements naturels contenant des déchets organiques sans contact direct avec l'atmosphère, comme le système digestif des ruminants, les zones humides, les sédiments et les réseaux d'assainissement. Il est également largement utilisé dans des environnements contrôlés, comme les biodigesteurs appelés réacteurs anaérobies.

Ce procédé a de nombreuses applications dans le traitement des déchets liquides, solides et semi-solides. Il permet de produire de l'énergie renouvelable (biogaz riche en méthane ou en hydrogène), de récupérer les nutriments des boues produites et de réduire les émissions de gaz à effet de serre.

Au Brésil, les pertes atteignent plus de 40 % de la nourriture produite

Selon l’Organisation des Nations Unies pour l’alimentation et l’agriculture (FAO), environ 30 % de la production mondiale de fruits et légumes est perdue ou gaspillée.

Le Brésil est le troisième producteur mondial de fruits et légumes et dispose de 57 centres d'approvisionnement (Ceasas), qui distribuent et vendent des produits dans le pays.

On estime qu’environ 42 % des aliments produits sur le territoire national sont perdus tout au long de la chaîne de production.

Environ 30 % de tous les fruits et légumes vendus à Ceasas sont perdus (10,9 millions de tonnes par an), ce qui entraîne des coûts sociaux élevés, en plus des coûts d'élimination et des impacts environnementaux.

L'État de São Paulo possède la plus grande Ceasa d'Amérique latine, qui a signalé en 2023 la production de 150 et 180 tonnes de déchets par jour à la Société des entrepôts et magasins généraux de São Paulo (Ceagesp).