pour produire de l'eau potable, du bioqaz et des matières sèches combustibles- Description - Art antérieur:

La présente invention concerne un procédé de traitement d'une biomasse mélangée à de l'eau pour produire de l'eau potable, du biogaz et des matières sèches combustibles selon la revendication 1 et un dispositif de traitement d'une biomasse mélangée à de l'eau pour produire de l'eau potable, du biogaz et des matières sèches combustibles selon la revendication 6.

L'homme du métier intervenant dans la présente invention doit posséder des connaissances en hydraulique, fermenteurs, traitement de biomasse et en bioénergétique.

Le brevet EP 2390235 décrit un procédé et un dispositif de traitement de déchets liquides organiques caractérisé en ce qu'un digestat issu d'un réacteur de biogaz est centrifugé dans une étape de centrifugation résultant en une fraction liquide centrifugée et une fraction concentrée centrifugée avant d'être soumise à une ultra-filtration et en ce que la fraction concentrée centrifugée est retournée au réacteur de biogaz.

Le brevet EP 2060544 décrit un procédé et un appareil de préparation de matériau pour fermentation microbiologique.

Le brevet US 6059971 décrit un procédé et un appareil pour épaissir et faire circuler des boues d'eaux usées.

Bougrier, C et Albasi, Claire et Delgenes, JP et Carrere H, Chemical engineering and processing, vol.4, 2006, pages 71 1 à 718 décrit les effets des prétraitements à ultrasons, thermique et à ozone sur la solubilisation des boues actives et la biodégradabilité anaérobie.

Le brevet DE 10 2004 030 482 décrit un procédé de traitement d'eaux usées provenant de la préparation et du traitement de déchets organiques (de préférence du purin) à l'aide d'un fermenteur à biogaz couplé à une ultrafiltration et une osmose inverse caractérisé en ce que lors de l'ultrafiltration des matières en suspension sont retournées dans le fermenteur à biogaz.

Le brevet US 6368849 décrit un procédé et un dispositif de traitement de déchets liquides organiques dans un fermenteur anaérobie comprenant une étape de séparation par une membrane d'ultrafiltration, une étape de retour de la fraction enrichie en méthane dans le réacteur de biogaz, une étape de traitement d'un perméat à un décapant à l'ammoniaque résultant en une fraction d'ammoniac et une fraction d'un sel nutritif et une étape de séparation de la fraction du sel nutritif dans une fraction concentrée d'un fertiliseur et une fraction d'eau.

L'état de la technique le plus proche est le brevet EP 2390235.

La différence entre le brevet EP 2390235 et la présente invention est que

o le fermenteur anaérobie (2,10) possède au-moins deux conduits de sortie directement reliés audit fermenteur anaérobie (2,10),

o le dispositif de déshydratation (16) rejette une eau de déshydratation (15) directement dans au-moins un fermenteur anaérobie (2,10),

o le digestat liquide broyé produit dans l'étape c) est lysé dans au moins un dispositif de lyse et

o qu'à l'étape f) le digestat liquide concentré broyé et lysé est retourné, au premier fermenteur anaérobie dans le cas d'un procédé comprenant un seul fermenteur anaérobie pour produire des matières sèches combustibles, et à au-moins un second fermenteur anaérobie dans le cas d'un procédé comprenant au-moins deux fermenteurs anaérobie pour produire des matières sèches combustibles et pour produire une première fraction dudit biogaz et une seconde fraction dudit biogaz, sans aucune perte de digestat liquide concentré et de digestat humide concentré broyé et lysé entre l'étape (a) et l'étape (f),

o et que l'étape g) est une étape de déshydration pour produire des matières sèches combustibles, au moyen d'un dispositif de déshydratation directement relié par un conduit unique d'évacuation à une sortie d'au-moins un fermenteur anaérobie, ledit digestat liquide concentré étant mélangé dans ledit au-moins un fermenteur anaérobie audit digestat humide concentré broyé et lysé lequel est réinjecté en totalité dans ledit au-moins un fermenteur anaérobie.

En fait EP 2390235 incite l'homme du métier à greffer les dispositifs (4,5,6) de la présente invention directement à la suite du dispositif de déshydratation (16) de la présente invention (cf figure de EP 2390235, notamment le signe de référence (19 ) « separator » (correspondant au dispositif de déshydratation (16) de la présente invention) à la suite duquel se greffe tous les autres dispositifs essentiels) sans pour autant inciter l'homme du métier à rejeter l'eau de déshydratation directement dans au-moins un fermenteur anaérobie (2 ,10), alors que dans la présente invention un découplage est effectué entre la production de matières sèches combustibles (14) et la production d'eau potable.

Or il y a un avantage à s'écarter de l'enseignement d'une seule sortie de EP 2390235 en ajoutant une deuxième sortie directement au fermenteur anaérobie (2 ,10) reliée à un dispositif de déshydratation (16) qui produit des matières sèches combustibles (14) et rejette une eau de déshydratation (15) directement à l'intérieur du fermenteur anaérobie (2 ,10).

Cette différence a pour effet technique de procurer un meilleur rendement en énergie produite par unité de biomasse par la combustion de matières sèches combustibles améliorées et un meilleur rendement en biogaz (cf tableau 2), une diminution du volume du réacteur (fermenteur) anaérobie nécessaire pour produire 1 Nm3 de biogaz par jour, une qualité d'eau recueillie au moins égale à celle de EP 2390235 .

Le tableau 2 montre une valeur de 255 Nm3 de biogaz/tonne de matières sèches pour EP 2390235 alors qu'on arrive à une valeur exceptionnellement élevée de 470 Nm3 de biogaz/tonne de matières sèches pour la présente invention.

Le tableau 2 montre une valeur de 870 KWh/tonne de matières sèches combustible pour EP 2390235 alors qu'on arrive à une valeur exceptionnellement élevée de 1650 KWh/tonne de matières sèches combustible pour la présente invention.

Partant du document EP 2390235, le problème technique objectif est de fournir un procédé alternatif et un dispositif alternatif ayant une efficacité améliorée pour produire des matières sèches combustibles et du biogaz tout en assurant une production d'eau potable, en utilisant au moins un réacteur anaérobie (fermenteur) de volume inférieur aux réacteurs de l'art antérieur.

La solution de la présente invention est de successivement broyer, séparer les fibres et particules, extraire l'eau et lyser au moins une fois un digestat concentré broyé (17) avant de retourner le digestat humide concentré broyé et lysé (37,37A,37B) à au-moins un fermenteur où il se mélangera avec le digestat liquide concentré (17) et de relier directement le dispositif de déshydratation par un conduit unique d'évacuation à une sortie d'au-moins un fermenteur pour produire des matières sèches combustibles.

La solution n'est pas évidente au vu du document EP 2390235 seul.

En effet, EP 2390235 nous apprend à la page 5 colonne 8 lignes 43 à 46 qu'un avantage important de son dispositif est que les étapes de séparation liquide/solide sont réalisées après le fermenteur de biogaz et que le procédé est continu, alors que, au contraire, dans la présente invention la production de matières sèches combustibles se fait directement à une sortie parmi les deux sorties du fermenteur, de préférence par une sortie située dans le fond du fermenteur anaérobie (càd située sous le mélangeur (36)) afin d'évacuer le digestat lourd/concentré et non pas la partie supérieure contenue dans le fermenteur qui est majoritairement liquide, par un dispositif de déshydratation directement relié par un conduit à au-moins une sortie d'un fermenteur anaérobie.

L'homme du métier partant du document EP 2390235 pourrait aussi être incité à placer un dispositif de déshydratation en fin de chaîne de l'usine de traitement (cf figure de EP 2390235, notamment les numéros de référence 59 (vacuum evaporation) et 61 (solid fertillizer)), càd loin du fermenteur de biogaz, afin d'obtenir un fertilisant solide alors qu'au contraire dans la présente invention le dispositif de déshydratation est relié directement par un conduit unique d'évacuation à une sortie parmi les deux sorties d'au moins un fermenteur. Dans la présente invention un préjugé a donc été surmonté.

De plus, EP 2390235 utilise la phase solide (21 ) extraite, après passage dans un séparateur (19), comme composte (un composte est toujours humide, donc non sec et non combustible au contraire de la présente invention) (cf page 4 colonne 5 lignes 4-6), alors qu'au contraire dans la présente invention il n'y a aucune perte de digestat lors des étapes de traitement. Le dispositif de déshydratation (16) de la présente invention est aussi bien plus performant pour déshydrater le digestat que le dispositif d'évaporation sous vide du document EP 2390235 (cf tableau 2). L'homme du métier n'aurait pas envisagé une telle modification du document EP 2390235 à la lumière de l'art antérieur.

L'homme du métier n'aurait pas pensé à simplifier le dispositif du document EP 2390235 pour produire des matières sèches combustibles car ce document ne possède aucun conduit d'évacuation relié directement à au moins une sortie d'un fermenteur. Comme expliqué précédemment, à la vue du document EP 2390235 l'homme du métier est fortement guidé et incité à placer le dispositif d'évaporation sous vide loin du fermenteur, sans conduit directement relié au fermenteur, et seulement après le dispositif de lavage à l'acide (39, 43).

EP 2390235 divulgue aussi dans son unique figure un dispositif de traitement de déchets liquides organiques caractérisé en ce qu'un digestat (17) issu d'un réacteur de biogaz (9) est centrifugé dans une étape de centrifugation (25) résultant en une fraction liquide centrifugée (29) et une fraction concentrée centrifugée avant d'être soumise à une ultra-filtration (31 ) et en ce que la fraction concentrée centrifugée (27) est retournée au réacteur (9) de biogaz, Ainsi EP 2390235 n'encourage pas à prélever un digestat liquide concentré dans le fond du réacteur (9) mais au contraire prélève un digestat liquide non concentré (17) uniquement dans la partie supérieure claire du réacteur (9). Grâce à la gravité terrestre le digestat le plus lourd (digestat liquide concentré) se déposera au fond du réacteur anaérobie alors que le digestat le plus léger (digestat liquide non concentré) se retrouvera dans la partie supérieure du fermenteur anaérobie. De plus, EP 2390235 n'utilise pas de pompe/broyeur d'un digestat liquide concentré, ni un extracteur d'eau, ni un dispositif de lyse d'un digestat liquide broyé. EP 2390235 nous apprend à la page 4 colonne 6 lignes 51 à 54 que le but de l'étape d'ultrafiltration est d'obtenir un perméat libre de particules à partir de la fraction liquide centrifugée, alors que la présente invention utilise un extracteur d'eau (6) pour arriver à la même qualité d'eau.

Même en combinant l'art antérieur le plus proche avec n'importe quel autre document de l'art antérieur, l'homme du métier n'aurait trouvé aucune incitation dans l'art antérieur pour produire des matières sèches combustibles (14) améliorées (càd issues du mélange d'un digestat liquide concentré (17) avec un digestat humide concentré broyé et lysé (37, 37A, 37B)) grâce à un dispositif de déshydratation (16) directement relié par un conduit unique d'évacuation (3B, 3E) à au-moins une sortie d'au-moins un fermenteur anaérobie (2,10), ledit digestat liquide concentré (17) étant mélangé dans ledit au-moins un fermenteur anaérobie (2,10) audit digestat humide concentré broyé et lysé (37, 37A, 37B) lequel est réinjecté en totalité dans ledit au-moins un fermenteur anaérobie (2,10) (sans aucune perte de digestat pendant le procédé de traitment) afin d'améliorer le rendement en énergie produite par unité de biomasse par la combustion de matières sèches combustibles et d'améliorer le rendement en biogaz (cf tableau 2), de diminuer le volume du réacteur (fermenteur) anaérobie nécessaire pour produire 1 Nm ³ de biogaz par jour, et produire une qualité d'eau recueillie au moins égale à celle de l'art antérieur cité tout en produisant des matières sèches combustibles.

L'homme du métier n'aurait pas non plus envisagé à la vue de l'art antérieur de mélanger le digestat liquide concentré (17) avec le digestat humide concentré broyé et lysé (37, 37A, 37B) dans au moins un fermenteur anaérobie afin d'améliorer la qualité des matières sèches combustibles et notamment d'améliorer le rendement en énergie produite par unité de biomasse par la combustion de matières sèches combustibles.

On augmente le rendement en biogaz (13A,13B) du dispositif de la présente invention en ciblant les matières difficiles à digérer et à fermenter et en les broyant et en les lysant une ou plusieurs fois avant de les réinjecter dans le fermenteur anaérobie (2,10) afin de produire des matières sèches combustibles (14) améliorées et d'améliorer le rendement en biogaz (13A,13B), c'est pour cette raison que le digestat liquide concentré (17) est prélevé au fond du réacteur anaérobie (2,10) et non pas dans la partie supérieure du réacteur anaérobie (2,10).

Même si l'homme du métier avait pensé à combiner EP 2390235 avec un document de l'art antérieur le tableau 2 montre que les rendements en biogaz de la présente invention sont bien meilleurs que ceux de EP 2390235 ou DE 10 2004 030 482 ou US 6368849, ce qui prouve que la présente invention possède des caractéristiques techniques différentes de celles de l'art antérieur.

Le rendement connu en biogaz à partir de différentes cultures a été calculé selon la source IUSE en Allemagne. Le tableau 1 ci-dessous reflète les résultats connus pour différentes cultures.

Tableau 1 :

Source : IUSE - Allemagne

Il est aussi connu (source : IUSE - Allemagne) que le rendement en biogaz (litre normalisé de biogaz par kg) selon le type de matière organique s'étale de manière décroissante comme suit :

Grains de blé (meilleur rendement en biogaz), puis vieux pain, puis contenu d'un filtre à graisse, puis mélange d'épis de maïs, puis ensilage de maïs, puis ensilage d'herbe, puis déchets alimentaires, puis déchets biologiques municipal, puis pommes de terre, puis betterave fourragères, puis herbe fraîche du pré, puis déchet de pelures de pommes de terre, puis purin de cochons, puis purin de bœufs (plus mauvais rendement).

Résumé de l'invention:

Le procédé de traitement d'une biomasse (1 ) mélangée à de l'eau pour produire de manière découplée de l'eau (12) potable et du biogaz (13A,13B) et des matières sèches combustibles (14) selon la présente invention est défini à la revendication 1 et le dispositif de traitement d'une biomasse (1 ) mélangée à de l'eau pour produire de manière découplée de l'eau (12) potable et du biogaz (13A,13B) et des matières sèches combustibles (14) selon la présente invention est défini à la revendication 6.

Le terme « découplé » signifie que le dispositif produit de l'eau potable (12) à une sortie différente, voire éloignée, de la sortie du biogaz (13A,13B) et de la sortie des matières sèches combustibles (14) localisées directement à la surface du fermenteur anaérobie (2,10).

Le fermenteur anaérobie (2,10) est généralement agité de manière mécanique par rotation par un mélangeur (36).

La formation de biogaz (13A,13B) dans un fermenteur anaérobie (2,10) permet de traiter des déchets variés tels que des déchets alimentaires industriels, des déchets agricoles, ou de la biomasse.

Le biogaz peut être défini comme un gaz riche en composés énergétiques, par exemple le méthane CH ₄ ou l'hydrogène H ₂ , obtenu par biodégradation de la biomasse, généralement par voie anaérobie (càd en l'absence d'oxygène libre). La production de biogaz peut être transformée en électricité en utilisant un dispositif adéquate. Le dispositif de la présente invention consomme l'équivalent de 6 à 10% de l'électricité produite. Les recettes peuvent provenir de la vente d'électricité, de la valorisation de la chaleur produite par les générateurs, d'une redevance liée à la valorisation des déchets (de 20 à 60€/tonne).

La biomasse est définie comme étant de la matière organique issue de la croissance ou de la multiplication d'organismes vivants (microorganismes, végétaux, animaux) par exemple les grains de blé, le vieux pain, le contenu d'un filtre à graisse, les épis de maïs, les ensilages de maïs, les ensilages d'herbe, les déchets alimentaires, les déchets biologiques municipaux, les pommes de terre, les betteraves fourragères, la paille, l'herbe fraîche du pré, les déchets des pelures de pommes de terre, le purin du bétail (cochons, vaches, bœufs), les déchets verts, les récoltes ou ensilages de plantes cultivées, les matières organiques des déchets ménagers ou industriels, algues, sous-produits animaux, seuls ou en mélange. La biomasse peut aussi être définie comme l'ensemble des microorganismes cultivés dans un réacteur biologique (par exemple un fermenteur anaérobie mésophile ou thermophile). Les matières en suspension sont définies comme étant des matières contenues dans un fluide aqueux et retenues sur un filtre de seuil de coupure égal à 0,10 ou 0,45 micron (la méthode de mesure est normée).

La matière sèche est définie comme étant une matière d'un fluide aqueux autre que l'eau, mesurée après séchage en étuve à 1 10°C (la méthode de mesure est normée).

L'invention est inventive en ce que :

• la quantité et la qualité de l'eau (potable) extraite ne dépendent pas de la qualité du digestat, elles sont maîtrisables par la conception, le dimensionnement et le pilotage du module d'extraction,

• l'énergie requise pour l'extraction est compensée par le supplément d'énergie obtenue sur le dispositif grâce à l'extraction d'eau intégrée,

• le système de conduite avancée porte simultanément sur l'optimisation des flux hydrauliques et sur l'optimisation énergétique,

• on peut agir conjointement sur la biodégradabilité et la filtrabilité,

• on augmente l'efficacité du dispositif en ciblant les matières difficiles à digérer et à fermenter et en les broyant et en les lysant une ou plusieurs fois avant de les réinjecter dans le fermenteur anaérobie (2,10) afin d'améliorer le rendement en biogaz (13A,13B), c'est pour cette raison que le digestat liquide concentré (17) est prélevé au fond du réacteur anaérobie (2,10) et non pas dans la partie supérieure du réacteur anaérobie (2,10).

La Struvite susceptible d'être obtenue par le procédé de la présente invention à chaque sortie de l'extracteur d'eau (6) au niveau des conduits (39,42) et en amont de l'extracteur d'eau (6) au niveau de la conduite (41 ). La pureté de la struvite est élevée au niveau du conduit (42) et est de qualité classique au niveau des conduits (39) et (41 ).

La présente invention concerne un procédé de traitement d'une biomasse (1 ) mélangée à de l'eau pour produire de manière découplée de l'eau potable (12) et du biogaz (13A,13B) et des matières sèches combustibles (14), ladite eau potable (12) ne contenant aucune matière en suspension et ayant une teneur en matière sèche inférieure à 1 %, inférieure à 0,9%, inférieure à 0,8%, inférieure à 0,7%, inférieure à 0,6%, inférieure à 0,5%, inférieure à 0,4%, inférieure à 0,3%, inférieure à 0,2%, inférieure à 0,1 % ledit procédé comprenant successivement les étapes suivantes:

(a) soumettre ladite biomasse (1 ) mélangée à de l'eau à une fermentation anaérobie dans au- moins un premier fermenteur anaérobie (2) comprenant au-moins deux conduits de sortie (3a ;3b) directement reliés audit premier fermenteur anaérobie (2), résultant en un digestat liquide concentré (17) et en du biogaz (13A), et (b) pomper et broyer ledit digestat liquide concentré (17) au moyen d'au-moins une pompe/broyeur (4) résultant en un digestat liquide concentré broyé (27), et

(c) séparer (5) les fibres et les particules dudit digestat liquide concentré broyé (27) pour obtenir d'une part une eau clarifiée (24) mélangée à un reliquat d'un digestat liquide broyé (25A) et d'autre part un digestat humide concentré broyé (25B) lequel passera dans au moins un dispositif de lyse (18C.18B),

(d) faire passer ladite eau clarifiée (24) mélangée à un reliquat d'un digestat liquide broyé (25A) dans au-moins un extracteur d'eau (6) pour obtenir d'une part de l'eau potable (12) et d'autre part ledit reliquat d'un digestat liquide broyé (25A) lequel passera dans au moins un dispositif de lyse (18A, 18B), puis ensuite

(e) obtenir un digestat humide concentré broyé et lysé (37) issu du mélange lysé du reliquat du digestat liquide broyé (25A) avec le digestat humide concentré broyé (25B),

(f) retourner ledit digestat humide concentré broyé et lysé (37,37A,37B), sans aucune perte de celui-ci,

au premier fermenteur anaérobie (2) dans le cas d'un procédé comprenant un seul fermenteur anaérobie (2) pour produire les matières sèches combustibles (14) et pour produire ledit biogaz (13A),

et à au-moins un second fermenteur anaérobie (10), comprenant au-moins deux conduits de sortie (3E ;3f) directement reliés audit second fermenteur anaérobie (10), dans le cas d'un procédé comprenant au-moins deux fermenteurs anaérobie (2,10) pour produire les matières sèches combustibles (14) et pour produire une première fraction (13A) dudit biogaz et une seconde fraction (13B) dudit biogaz,

(g) déshydrater pour produire lesdites matières sèches combustibles (14), au moyen d'un dispositif de déshydratation (16) recevant d'une part ledit digestat liquide concentré (17) mélangé audit digestat humide concentré broyé et lysé (37,37A,37B) et rejetant d'autre part une eau de déshydratation (15) par au-moins un conduit (15A) directement dans au-moins un fermenteur anaérobie (2,10), ledit dispositif de déshydratation (16) étant directement relié par au-moins un conduit unique d'évacuation (3B,3E) à au moins une sortie dudit premier fermenteur anaérobie (2) dans le cas d'un dispositif comprenant un seul fermenteur anaérobie (2) et étant directement relié par au-moins un conduit unique d'évacuation (3B,3E) à au moins une sortie dudit second fermenteur anaérobie (10) dans le cas d'un dispositif comprenant au moins deux fermenteurs anaérobie (2,10), ledit digestat liquide concentré (17) étant mélangé dans ledit au-moins un fermenteur anaérobie (2,10) audit digestat humide concentré broyé et lysé (37, 37A, 37B) après réinjection en totalité dudit digestat humide concentré broyé et lysé (37, 37A, 37B) dans au-moins un fermenteur anaérobie (2,10). A l'étape a) dudit procédé ledit digestat liquide concentré (17) repose au fond dudit au-moins un premier fermenteur anaérobie (2), et à l'étape b) le pompage dudit digestat liquide concentré (17) est réalisé depuis le fond dudit au-moins un premier fermenteur anaérobie (2) pour être amené vers ladite au-moins une pompe/broyeur (4). Le procédé de la présente invention produit de l'eau potable (12) au moyen du conduit (42) relié audit au-moins un extracteur d'eau (6) et après passage de ladite eau clarifiée (24) mélangée à un reliquat d'un digestat liquide broyé (25A) dans ledit audit au-moins un extracteur d'eau (6). Ladite eau potable (12) possède de préférence une teneur en matière sèche inférieure à 0,5%, plus préférentiellement inférieure à 0,4%. Le procédé de la présente invention comprend au- moins une étape supplémentaire mise en œuvre au niveau du conduit (42) relié audit au- moins un extracteur d'eau (6), ladite étape supplémentaire étant une étape de contrôle de la qualité d'eau extraite au moyen de la turbidité et de la conductivité. Le procédé de la présente invention comprend au-moins une étape supplémentaire mise en œuvre au niveau d'un conduit (3a) relié audit au-moins un premier fermenteur anaérobie (2), ladite étape supplémentaire étant une étape de contrôle de la qualité de la biomasse au moyen de la viscosité et d'une mesure rapide de la biodégradabilité.

De la struvite est susceptible d'être obtenue par le procédé de la présente invention, laquelle struvite est obtenue à chaque sortie de l'extracteur d'eau (6) au niveau des conduits (39,42) et en amont de l'extracteur d'eau (6) au niveau de la conduite (41 ).

Les matières sèches (14) sont de préférence combustibles mais elles peuvent aussi être humidifiables ou compostables.

La présente invention concerne un dispositif de traitement d'une biomasse (1 ) mélangée à de l'eau pour produire de manière découplée de l'eau potable (12) et du biogaz (13A, 13B) et des matières sèches combustibles (14), ledit dispositif comprenant:

au-moins un premier fermenteur anaérobie (2) comprenant au-moins deux conduits de sortie (3a ;3b) directement reliés audit premier fermenteur anaérobie (2), lequel recevant la biomasse (1 ) mélangée à de l'eau et produisant du biogaz (13A) par fermentation d'un digestat liquide concentré (17),

) au-moins une pompe/broyeur (4) pour pomper et broyer ledit digestat liquide concentré (17) résultant en un digestat liquide broyé (27), ladite pompe/broyeur (4) étant directement reliée audit premier fermenteur anaérobie (2) par le conduit de sortie (3a), ) au-moins un séparateur de fibres et particules (5) pour séparer

d'une part une eau clarifiée (24) mélangée à un reliquat d'un digestat liquide broyé (25A), et d'autre part un digestat humide concentré broyé (25B) lequel passera dans au moins un dispositif de lyse (18C,18B), ledit séparateur de fibres et particules (5) étant directement relié à ladite pompe/broyeur (4),

au-moins un extracteur d'eau (6) dans lequel entre ladite eau clarifiée (24) mélangée audit reliquat d'un digestat liquide broyé (25A) et qui extrait d'une part de l'eau potable (12) et d'autre part ledit reliquat d'un digestat liquide broyé (25A), ledit extracteur d'eau (6) étant directement relié audit séparateur de fibres et particules (5),

ledit au-moins un dispositif de lyse (18A,18B,18C) adapté pour lyser ledit reliquat d'un digestat liquide broyé (25A) et ledit digestat humide concentré broyé (25B) et un digestat humide concentré broyé et lysé (37) étant issu du mélange lysé dudit reliquat d'un digestat liquide broyé (25A) avec ledit digestat humide concentré broyé (25B), ledit dispositif de lyse (18A,18B) étant directement relié audit extracteur d'eau (6) et ledit dispositif de lyse (18C) étant directement relié audit séparateur de fibres et particules (5),

au moins un conduit (40A, 40B) permettant à un digestat humide concentré broyé et lysé (37,37A, 37B) de sortir dudit dispositif de lyse (18B) et d'être retourné sans aucune perte de celui-ci,

- au premier fermenteur anaérobie (2) dans le cas d'un dispositif comprenant un seul fermenteur anaérobie (2) pour produire ledit biogaz (13A) et lesdites matières sèches combustibles (14),

- et à au-moins un second fermenteur anaérobie (10) comprenant au-moins deux conduits de sortie (3E ;3f) directement reliés audit second fermenteur anaérobie (10), lequel recevant d'une part ledit digestat liquide concentré (17) par un conduit (3c) directement relié au premier fermenteur anaérobie (2), et recevant d'autre part ledit digestat humide concentré broyé et lysé (37,37A,37B) ainsi qu'une eau de déshydratation (15) dans le cas d'un dispositif comprenant au-moins deux fermenteurs anaérobie (2,10) pour produire une première (13A) et une seconde fraction (13B) dudit biogaz,

au-moins un dispositif de déshydratation (16) recevant ledit digestat liquide concentré (17) mélangé audit digestat humide concentré broyé et lysé (37,37A,37B) et produisant d'une part lesdites matières sèches combustibles (14), ledit dispositif de déshydratation (16) rejetant d'autre part par au-moins un conduit (15A) ladite eau de déshydratation (15) directement dans au-moins un fermenteur anaérobie (2 ;10), ledit dispositif de déshydratation (16) étant directement relié par au-moins un conduit unique d'évacuation (3B,3E) à au moins une sortie dudit premier fermenteur anaérobie (2) dans le cas d'un dispositif comprenant un seul fermenteur anaérobie (2) et étant directement relié par au- moins un conduit unique d'évacuation (3B,3E) à au moins une sortie dudit second fermenteur anaérobie (10) dans le cas d'un dispositif comprenant au moins deux fermenteurs anaérobie (2,10), ledit digestat liquide concentré (17) étant mélangé dans au-moins un fermenteur anaérobie (2,10) audit digestat humide concentré broyé et lysé (37, 37A, 37B) après réinjection en totalité dudit digestat humide concentré broyé et lysé (37, 37A, 37B) dans ledit au-moins un fermenteur anaérobie (2,10).

Dans le dispositif de la présente invention au-moins un conduit (3a) permet audit digestat liquide concentré (17) de sortir du fond dudit au-moins un premier fermenteur anaérobie (2) et d'entrer dans ladite au-moins une pompe/broyeur (4). Au-moins un séparateur de fibres et particules (5) reçoit un digestat liquide broyé (27) et rejette d'une part un digestat humide concentré broyé (25B) et d'autre part de l'eau clarifiée (24) mélangée à un reliquat d'un digestat liquide broyé (25A), ledit au-moins un séparateur de fibres et particules (5) étant relié à ladite au-moins une pompe/broyeur (4) par au moins un conduit (38) et étant relié audit au-moins un extracteur d'eau (6) par au moins un conduit (41 ). Dans le cas d'un dispositif comprenant deux fermenteurs anaérobie (2,10), où ledit au-moins un premier fermenteur anaérobie (2) produit une première partie du biogaz (13A) et où ledit au-moins un second fermenteur anaérobie (10) produit une seconde partie du biogaz (13B), ledit second fermenteur anaérobie (10) étant relié audit dispositif de lyse (18A, 18B, 18C) par au moins un conduit (40A) et ledit premier fermenteur anaérobie (2) étant relié audit dispositif de lyse (18A, 18B, 18C) par au moins un conduit (40B). Le dispositif de lyse (18C) est relié audit au- moins un séparateur de fibres et particules (5) par au moins un conduit (8). Le dispositif de lyse (18A) est relié audit au-moins un extracteur d'eau (6) par au moins un conduit (39) et le dispositif de lyse (18B) est relié aux dispositifs de lyse (18A,18C) par un conduit . Dans le cas d'un dispositif comprenant au-moins deux fermenteurs anaérobie (2,10) ledit second fermenteur anaérobie (10) est relié au fond dudit premier fermenteur anaérobie (2) par au moins un conduit (3c) conduisant ledit digestat liquide concentré (17) vers ledit second fermenteur anaérobie (10).

Ledit au-moins un séparateur de fibres et particules (5) produit d'une part ladite fraction d'eau clarifiée (24) mélangée audit reliquat d'un digestat liquide broyé (25A) sortant dudit au- moins un séparateur de fibres et particules (5) par au moins un conduit (41 ) et d'autre part ledit digestat humide concentré broyé (25B) sortant dudit au-moins un séparateur de fibres et particules (5) par au moins un conduit (8) et, ledit digestat humide concentré broyé (25B) étant soit injecté par le conduit (1 1 ) dans ladite au-moins une pompe/broyeur (4) lorsque au- moins un moyen de dérivation (23) renvoie le digestat humide concentré broyé (25B) vers ladite au-moins une pompe/broyeur (4) au moyen du conduit (1 1 ), ou soit injecté par le conduit (8) à l'intérieur dudit au moins un dispositif de lyse (18C) lorsque ledit au-moins un moyen de dérivation (23) renvoie le digestat humide concentré broyé (25B) vers ledit au moins un dispositif de lyse (18C), soit injecté simultanément dans ladite au-moins une pompe/broyeur (4) et dans ledit dispositif de lyse (18C), lorsque ledit au-moins un moyen de dérivation (23) renvoie le digestat humide concentré broyé (25B) vers ladite pompe/broyeur (4) et vers ledit un dispositif de lyse (18C). Au-moins un conduit d'extraction de biogaz (21 ) extrait le biogaz (13A) à partir de la partie supérieure dudit au-moins un premier fermenteur anaérobie (2) lorsque au-moins un moyen de dérivation (19) renvoie un digestat humide concentré broyé et au-moins doublement lysé (37B) par au moins un conduit (40B) dans ledit au-moins un premier fermenteur anaérobie (2). Au-moins un conduit d'extraction de biogaz (21 ) extrait une première partie du biogaz (13A) à partir de la partie supérieure dudit au-moins un premier fermenteur anaérobie (2) et extrait aussi une seconde partie du biogaz (13B) à partir de la partie supérieure dudit au-moins un second fermenteur anaérobie (10) par un conduit (20) lorsque ledit au-moins un moyen de dérivation (19) renvoie simultanément un digestat humide concentré broyé et au-moins doublement lysé (37A,37B) vers ledit premier fermenteur anaérobie (2) et vers ledit second fermenteur anaérobie (10). Le dispositif de la présente invention peut comprendre au-moins une pompe/broyeur (4) immergée à l'intérieur dudit au-moins un premier fermenteur anaérobie (2). Le dispositif de la présente invention comprend au moins un dispositif de déshydratation (16) relié par un conduit (15A) audit premier fermenteur anaérobie (2) dans le cas d'un dispositif comprenant un seul fermenteur anaérobie (2) et au moins un dispositif de déshydratation (16) relié par un conduit (15A) audit second fermenteur anaérobie (10) dans le cas d'un dispositif comprenant au moins deux fermenteurs anaérobie (2,10). Une eau de déshydratation (15) issue dudit au moins un dispositif de déshydratation (16) est recyclée vers ledit au moins un fermenteur anaérobie (2,10) par au moins un conduit (15A).

La présente invention est accompagnée de deux figures :

La figure 1 montre un dispositif de traitement d'une biomasse (1 ) mélangée à de l'eau pour produire de manière découplée de l'eau potable (12) et du biogaz (13A) et des matières sèches combustibles (14) en utilisant un seul réacteur anaérobie (2). La figure 2 montre un dispositif de traitement d'une biomasse (1 ) mélangée à de l'eau pour produire de manière découplée de l'eau potable (12) et du biogaz (13A, 13B) et des matières sèches combustibles (14) en utilisant deux réacteurs anaérobie (2,10). Résumé détaillé de l'invention:

Dans un premier mode de réalisation (figure 1 ) une biomasse (1 ) mélangée à de l'eau est introduite dans un réacteur anaérobie (2) pour produire de manière découplée de l'eau potable (12) et du biogaz (13A) et des matières sèches combustibles (14). La dite biomasse enfermée dans le réacteur anaérobie (2) est mélangée avec des bactéries anaérobies et produit du biogaz (13A) par fermentation. Un digestat liquide concentré (17) est pompé dans le fond du réacteur (2) via un conduit (3a) et ledit digestat liquide concentré (17) entre alors dans une pompe/broyeur (4) qui pompe et broie ledit digestat liquide concentré (17). Un digestat liquide broyé (27) sort de la pompe/broyeur (4) et entre via le conduit (38) dans un séparateur de fibres et particules (5) qui sépare d'une part une eau clarifiée (24) mélangée à un reliquat d'un digestat liquide broyé (25A), et d'autre part un digestat humide concentré broyé (25B) lequel subira une lyse dans un dispositif de lyse (18B) via le conduit (8) qui rejoint le conduit (9A) ou alors le digestat humide concentré broyé (25B) peut être injecté via le conduit (1 1 ) à l'intérieur de la pompe/broyeur (4) pour effectuer un broyage supplémentaire avant d'être lysé dans le dispositif de lyse (18B). Un conduit (41 ) amène l'eau clarifiée (24) mélangée à un reliquat d'un digestat liquide broyé (25A) dans un extracteur d'eau (6). Une préparation physico-chimique (7) peut se greffer sur le conduit (41 ). L' extracteur d'eau (6) extrait d'une part de l'eau potable (12) via le conduit (42) et d'autre part ledit reliquat d'un digestat liquide broyé (25A) via le conduit (39) qui amène ledit reliquat d'un digestat liquide broyé (25A) vers un premier dispositif de lyse (18A) qui lyse une première fois ledit reliquat d'un digestat liquide broyé (25A) et qui entre ensuite via le conduit (9A) dans un second dispositif de lyse (18B) pour effectuer une seconde lyse. Un digestat humide broyé et au-moins doublement lysé (37B) sort ensuite par le conduit (40B) avant de rejoindre le volume intérieur du réacteur anaérobie (2) afin d'alimenter celui-ci en digestat humide broyé et doublement lysé (37B) pour améliorer le rendement en biogaz (13A) lors de la fermentation anaérobie. En effet, plus le digestat est broyé et/ou lysé, plus facilement il sera dégradé par les bactéries anaérobies du réacteur (2) et produira ainsi davantage de biogaz (13A).

Un dispositif de déshydratation (16) reçoit ledit digestat liquide concentré (17) via le conduit

(3b) et produit d'une part lesdites matières sèches combustibles (14) et d'autre part ladite eau de déshydratation (15) qui est amenée via le conduit (15A) audit réacteur anaérobie (2).

Dans un second mode de réalisation (figure 2) une biomasse (1 ) mélangée à de l'eau est introduite dans un réacteur anaérobie (2) pour produire de manière découplée de l'eau potable (12) et du biogaz (13A,13B) et des matières sèches combustibles (14). La dite biomasse (1 ) enfermée dans le réacteur anaérobie (2) est mélangée par un mélangeur (36) avec des bactéries anaérobies et produit du biogaz (13A) par fermentation via le conduit (21 ). Un digestat liquide concentré (17) est pompé dans le fond du réacteur (2) via un conduit (3a) avant d'entrer dans une pompe/broyeur (4) qui pompe et broie ledit digestat liquide concentré (17). Un conduit (3c) peut aussi amener ledit digestat liquide concentré (17) à l'intérieur d'un second fermenteur anaérobie (10) afin d'alimenter celui-ci en digestat liquide concentré (17).

Un digestat liquide broyé (27) sort de la pompe/broyeur (4) et entre via le conduit (38) dans un séparateur de fibres et particules (5) qui sépare d'une part une eau clarifiée (24) mélangée à un reliquat d'un digestat liquide broyé (25A), et d'autre part un digestat humide concentré broyé (25B) lequel subira une première lyse dans un dispositif de lyse (18C) via le conduit (8) qui rejoint, après lyse, le conduit (9A) lorsque le moyen de dérivation (23) renvoie le digestat humide concentré broyé (25B) vers ledit au moins un dispositif de lyse (18C), ou alors le digestat humide concentré broyé (25B) peut être injecté via le conduit (1 1 ) à l'intérieur de la pompe/broyeur (4) pour effectuer un broyage supplémentaire lorsque le moyen de dérivation (23) renvoie le digestat humide concentré broyé (25B) vers la pompe/broyeur (4), avant d'être lysé dans le dispositif de lyse (18C). Le moyen de dérivation (23) peut aussi renvoyer simultanément le digestat humide concentré broyé (25B) vers ledit au moins un dispositif de lyse (18C) et vers ladite pompe/broyeur (4). Un conduit (41 ) amène l'eau clarifiée (24) mélangée à un reliquat d'un digestat liquide broyé (25A) dans un extracteur d'eau (6). Une préparation physico-chimique (7) peut se greffer sur le conduit (41 ). L' extracteur d'eau (6) extrait d'une part de l'eau potable (12) via le conduit (42) et extrait d'autre part ledit reliquat d'un digestat liquide broyé (25A) via le conduit (39) qui amène ledit reliquat d'un digestat liquide broyé (25A) vers un premier dispositif de lyse (18A) qui lyse une première fois ledit reliquat d'un digestat liquide broyé (25A) pour donner un digestat humide concentré broyé et lysé (37) (issu du mélange lysé du reliquat du digestat liquide broyé (25A) avec le digestat humide concentré broyé (25B)), lequel digestat humide concentré broyé et lysé (37) entre ensuite via le conduit (9A) dans un second dispositif de lyse (18B) pour effectuer une seconde lyse. Un digestat humide broyé et au-moins doublement lysé (37B) sort ensuite par le conduit (40B) avant de rejoindre le volume intérieur du réacteur anaérobie (2) afin d'alimenter celui-ci en digestat humide broyé et au- moins doublement lysé (37B) pour améliorer le rendement en biogaz (13A) lors de la fermentation anaérobie. En effet, plus le digestat est broyé et/ou lysé, plus facilement il sera dégradé par les bactéries anaérobies du réacteur (2) et produira ainsi davantage de biogaz (13A). Le moyen de dérivation (19) peut aussi renvoyer soit simultanément un digestat humide concentré broyé et au-moins doublement lysé (37A,37B) vers ledit premier fermenteur anaérobie (2) via le conduit (40B) et vers ledit second fermenteur anaérobie (10) via le conduit (40A) afin de produire du biogaz (13B) via le conduit (20), ou de manière indépendante uniquement vers soit le premier fermenteur anaérobie (2) via le conduit (40B) ou uniquement soit vers le second fermenteur anaérobie (10) via le conduit (40A). Un dispositif de déshydratation (16) reçoit ledit digestat liquide concentré (17) du fond du second fermenteur anaérobie (10) via le conduit (3E) et produit d'une part lesdites matières sèches combustibles (14) et d'autre part ladite eau de déshydratation (15) qui est amenée via le conduit (15A) audit second réacteur anaérobie (10). Un dispositif de déshydratation (16) identique à celui greffé au second fermenteur anaérobie (10) peut aussi être greffé au premier fermenteur anaérobie (2) afin de produire lesdites matières sèches combustibles (14).

Le digestat liquide concentré (17) issu du fond du second fermenteur anaérobie (10) peut aussi être directement injecté via le conduit (3f) dans la pompe/broyeur (4).

Le dispositif de la figure 2 produira plus de biogaz que celui de la figure 1 .

Certaines caractéristiques de l'invention qui sont décrites sous forme de mode de réalisation séparés, peuvent aussi être fournies en combinaison dans un mode de réalisation unique. A l'opposé certaines caractéristiques de l'invention qui sont décrites sous forme de mode de réalisation en combinaison dans un mode de réalisation unique, peuvent aussi être fournies séparément sous forme de plusieurs modes de réalisation séparés.

Bien que l'invention ait été décrite en conjonction avec des modes de réalisation spécifiques de celui-ci, il est évident que plusieurs alternatives, modifications et variations peuvent être détectées par un homme du métier. Ainsi, nous avons l'intention d'englober de telles alternatives, modifications et variations qui tombent dans la portée des revendications ci- après.

Tests comparatifs :

Les tests comparatifs du tableau 2 ont été effectués en utilisant une quantité de biomasse identique (400 kg à 500 kg d'herbes de prés) qui ont été introduits dans le réacteur anaérobie (fermenteur) de la présente invention (alternative 1 : un seul réacteur anaérobie sans dispositif de lyse, càd le dispositif de la figure 1 où les dispositifs de lyse ont été éliminés ; alternative 2 : un seul réacteur anaérobie avec au moins un dispositif de lyse, cf le dispositif de la figure 1 ), ainsi que dans le réacteur anaérobie de chacun des dispositifs de l'art antérieur (cf tableau 2). Tous les réacteurs anaérobies mentionnés dans le tableau 2 contiennent une quantité d'eau identique.

Les unités reprises dans le tableau 2 correspondent à des normes internationalement reconnues. Tableau 2 :

Présente

Critères: Arts antérieurs: Invention:

TechnoAvec

Valeur logie EP DE Brevet US Sans un

Valeur Maxinorma2390235 102004 6,398,849 dispositif dispo Minimum mum lisée en A1 030482 B1 de lyse -sitif

Unités ou la ou la AllemaA1 de

Pire meillgne lyse eure

Matières

premières

admissibles Biomasse herbe + herbe + herbe + herbe + herbe + herbe pour produire utilisée eau eau eau eau eau + eau le biogaz

Volume de

biogaz par

unité de Nm ³ de

biomasse biogaz

Réf.: ISO /tonne de

11734 ; article Matières 150 500 230 255 248 220 405 470 de Angelidaki Sèches

& Sanders,

2004

Energie

produite par kWh/ tonne

unité de de

biomasse par Matières

la combustion Sèches

de matières combussèches tibles 2 2500 780 870 838 600 1300 1650 combustibles

Volume du

réacteur

anaérobie pour

produire 1

Nm3 de biogaz m ³ 2,3 0,5 1 ,2 1 ,5 1 ,6 2 0.7 0.6 par jour

Réf.: OE

NORM S 2207- 1 et 2207-2

Qualité de

l'eau après Qualité de

traitement l'eau A F A E,F E,F E,F E,F E,F (directives UE après

91/271/CE et traitement

98/15/CE)