Une usine de biogaz est un digesteur anaérobie qui produit du biogaz à partir de déchets animaux ou de cultures énergétiques. Les cultures énergétiques sont des cultures bon marché cultivées à des fins de biocarburants, plutôt que de nourriture. Les biocarburants sont des combustibles liquides, gazeux ou solides fabriqués à partir de matières organiques vivantes ou récemment mortes appelées biomasse, par opposition aux combustibles fossiles, qui sont composés d’anciens matériaux biologiques. Le biogaz est un type de biocarburant créé par digestion anaérobie ou sans oxygène de matière organique par des bactéries. Une installation de biogaz est composée d’un digesteur et d’un gazomètre.
Le digesteur est un conteneur hermétique dans lequel les déchets sont déversés et décomposés, et le gazomètre est un réservoir qui capte les gaz émis par le lisier. Les bactéries présentes dans le digesteur décomposent les déchets et, au fur et à mesure qu’elles se décomposent, des gaz tels que le monoxyde de carbone, le méthane, l’hydrogène et l’azote sont libérés. Grâce à un système sous pression, le gazomètre conduit le flux de ces gaz vers le haut dans un trou de son tambour. Le trou est spécialement conçu pour permettre aux gaz de passer librement dans le support tout en interdisant aux gaz de s’échapper dans le digesteur. Dans un environnement contrôlé, les gaz sont ensuite brûlés, ou réagis, avec de l’oxygène pour créer une source d’énergie pour des processus tels que le chauffage et la propulsion des véhicules.
La construction d’une usine de biogaz peut varier selon la quantité de gaz nécessaire, la quantité de déchets à portée de main et si le digesteur est conçu pour une alimentation par lots ou une alimentation continue. Les systèmes d’alimentation par lots utilisent principalement des déchets solides qui sont ajoutés au réservoir par versements, et les modèles d’alimentation continue alimentent principalement le digesteur en liquides. Une usine de biogaz peut être construite en surface ou en sous-sol, avec des avantages et des inconvénients pour les deux modèles. Une installation de biogaz hors sol est plus facile à entretenir et bénéficie du chauffage solaire, mais prend plus de soin dans la construction car elle doit être construite pour gérer la pression interne du digesteur. Une usine de biogaz souterraine est moins chère à construire et plus facile à alimenter, mais elle est plus difficile à entretenir.
Pour faciliter une décomposition rapide avec une production de gaz optimale, les digesteurs sont souvent maintenus entre 29°C et 41°C (84.2°F-105.8°F). Dans une tentative de neutralisation de la suspension, du dioxyde de carbone plus acide, qui est un gaz souhaité, sera créé. La suspension à l’intérieur du réservoir doit également être fréquemment agitée pour éviter la formation d’une croûte dure sur les déchets. Une croûte peut piéger les gaz dans la boue et entraver la capacité de la machine à exploiter les gaz.
Le biogaz est de plus en plus préféré aux combustibles fossiles, ou aux carburants fabriqués à partir de matières organiques anciennes comme le charbon ou le pétrole. Le carbone, en petites quantités, est un élément vital d’une atmosphère saine, mais devient problématique lorsqu’il en rajoute trop dans la circulation. Le carbone contenu dans les combustibles fossiles est enfoui depuis si longtemps qu’il ne fait plus partie du cycle du carbone. Lorsqu’il est libéré par la combustion de combustibles fossiles, il augmente la concentration en carbone. Le biogaz, cependant, provient d’organismes vivants ou récemment morts dont la teneur en carbone est toujours dans le cycle, de sorte que la combustion de ces combustibles perturbe moins la concentration de carbone dans l’atmosphère.
En plus de la production de carbone, le biogaz est souvent préféré aux combustibles fossiles parce qu’il s’agit d’une source d’énergie renouvelable à faible coût et qu’il utilise des matériaux autrement gaspillés. Le biogaz est également une source d’énergie précieuse pour les pays en développement, car il peut être produit sur des sites à petite échelle. Le biogaz, cependant, a aussi ses détracteurs. Certains prétendent que les cultures énergétiques nuisent à l’agriculture vivrière et créeront une pénurie alimentaire mondiale. Les biocarburants peuvent également provoquer la déforestation, la pollution de l’eau, l’érosion des sols et un impact économique négatif sur les pays producteurs de pétrole.