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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUP

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE ECOLE NATIONALE SUPERIEURE D’HYDRAULIQUE -ARBAOUI Abdellah- DEPARTEMENT ALIMENTATION EN EAU POTABLE MEMOIRE DE MASTER THESE: CONTRIBUTION A L’ELABORATION D’UN DISPOSITIF PRODUISANT DU BIOGAZ-METHANE-. PRESENTE PAR : Mme BELAIDENE MOUNIA Devant les membres du jury Noms et Prénoms Grade Qualité Mme H. MEDDI M.C.B Présidente Mr A. AMMARI M.C.B Membre Mme S.HOULI M.A.A Membre Mr A.BOUFEKANE M.A.A Membre Mr S.YAHIAOUI M.A.A Promoteur Session – 2015 REMERCIEMENTS Je remercie le BON DIEU tout puissant de m’avoir prêté vie, santé et volonté pour mener à terme ce modeste travail. Je ne remercierai jamais assez mes parents et mes frères pour leurs sacrifices, patiences et encouragements ; pour leur soutien moral et pour le magnifique modèle de labeur et de persévérances qu’ils m’ont inculqué. Mes sincères remerciements vont aller à mon mari KHELIFATI Seddik pour son aide et ses précieux conseils. Au terme de ce travail. Il m’est agréable d’exprimer mes sincères remerciements et ma profonde gratitude à Mr. YAHIAOUI Samir de m’avoir encadré. Je tiens à remercie Mr ZIANE le plombier au sein de l’ENSH pour son aide lors de la réalisation de l’installation. Je m’adresse mes remerciements à toute personne qui à contribuer de près ou de loin pour le l’élaboration de ce travail. J’adresse également mes vifs remerciements à : Mr qui m’a fait l’honneur de présider mon jury. Aux membres de jury :Mme H.MEDDI Mr A.AMMARI Mme S.HOULI Mr .A.BOUFEKANE qui me font l’honneur d’apprécier et de juger ce travail. BELAIDENE eps KHELIFATI MOUNIA. A mes très chers parents Kaci et Houria Mon mari Seddik A mes frères : Mohamed, Mounir et Malek A tous ceux qui me sont chers : ma grande famille et ma belle famille : ملخص لϘد ارتϔع منتوج الطΎقΔ اأوليΔ مΎ بين الϔترة 3791 - 6132 حيث أن النϔط والϔحϡ أخذا حصΔ تϔوϕ 21 % ϱمن المزيج الطΎقو ولكن هذا النوع يشكل خطرا كبيرا عϠϰ البيئΔ، ولذلϙ يستوجΏ عϠينΎ إيجΎد بدائل من الطΎقΎΕ المتجددة والنظيϔΔ. من خال مشروعنΎ سنتطرϕ إلϰ موضوع تثمين الغΎز الحيوϱ وذلϙ بتحϘيق تركيΏ بسيط يبين مدى استغال هذه الطΎقΔ من أجل انتΎج غΎز الميثΎن انطاقΎ من مواد عضويΔ. المذكرة تتكون من قسمين: اأول يتحدث عن مختϠف البحوث العϠميΔ التي أجريΕ في ثاث فصول، الϘسϡ الثΎني ومن خاله قمنΎ بتϘديϡ البروتوكول التجريبي، وصف التجربΔ وفي اأخير تϔسير النتΎئ ج. Résumé : La production d'énergie primaire dans le monde s’est amplifiée entre 1973 et 2016. Le pétrole et le charbon comptent à eux seuls pour plus de 60% du mix énergétique. Mais ce type d’énergie présente un risque majeur pour l’environnement de ce fait, il est indispensable de trouver des énergies alternatives renouvelables et propres. Notre projet consiste à mettre en valeur la valorisation de l’énergie biogaz tout en réalisant un simple dispositif dans le but de produire le méthane à partir de la matière organique. Le mémoire se compose de deux parties : dans la première partie, nous avons effectué une recherche bibliographique contenant trois chapitres. Dans la deuxième partie, il s’agit d’abord de présenter le protocole, de décrire notre expérimentation et enfin interpréter les résultats. Abstract : Production of primary energy in the world has intensified between 1973 and 2012. The oil and coal alone account for over 60% of the energy mix. But this type of energy present a major risk to the environment because of oil and coal, it is essential to find renewable and clean energy alternatives. Our project is to enhance the recovery of biogas energy while realizing a simple device in order to produce methane from organic matter.The memory consists of two parts: in the first part, we conducted a literature containing three chapters. In part, this is first to present the protocol to describe our experiments and finally interpret the results. Sommaire Partie I : RECHERCHE BIBLIOGRAPHIQUE CHAPITRE I : REVUE BIBLIOGRAPHIQUE SUR LES SOURCES D’ENERGIE Introduction .............................................................................................................................................1 I.2.Historique ...........................................................................................................................................1 I.3. Les transformations d’énergie ............................................................................................................2 I.3.1 Energie primaire ...........................................................................................................................2 I.3.2. Energie secondaire ......................................................................................................................2 I.3.3Energie finale ................................................................................................................................2 I.3.4. Energie utile ................................................................................................................................2 I.4. Classification des énergies ...............................................................................................................3 I.4.1.Energies non renouvelables..........................................................................................................3 I.4.2.Energies renouvelables : ..............................................................................................................8 Conclusion ………………………………………………………………………………………………………………………………………15 CHAPITRE II : UTILISATION DES ENERGIES DANS LE MONDE ET EN ALGERIE Introduction .......................................................................................................................................... 16 II.1. L’explosion énergétique : .............................................................................................................. 16 II.2.Evolution de la consommation mondiale d’énergie : ..................................................................... 16 II.3.La demande énergétique au quotidien : .......................................................................................... 17 II.4.Production d’énergie dans le monde .............................................................................................. 17 II.4.1Energie fossile ............................................................................................................................. 18 II.4.2.Energie nucléaire ..................................................................................................................... 19 II.4.3.Energies renouvelables ........................................................................................................... 19 II.5. Reserve d’énergie ......................................................................................................................... 20 II.5.1.Réserves des énergies fossiles ................................................................................................ 20 II.5.2.Réserves des énergies renouvelables ...................................................................................... 20 II.6.Impact des énergies sur l’environnement ...................................................................................... 20 II.6.1.Le changement climatique : ..................................................................................................... 21 II.7.La politique internationale vis-à-vis des changements climatique ................................................. 22 II.7.1. La convention Cadre des Nations Unies 1992 à Rio ............................................................. 22 II.7.2.Le protocole de Kyoto 1997 ................................................................................................... 22 II.8.Situation énergétique en Algérie ................................................................................................... 22 II.8.1. Développement des énergies renouvelables en Algérie .......................................................... 23 II.9.Nécessité du développement de nouvelles ressources énergétiques ............................................... 24 Conclusion ............................................................................................................................................ 25 Chapitre III : VALORISATION DE L’ENERGIE BIOMASSE Introduction .............................................................................................................................. 26 III.1.Définition : ....................................................................................................................... 26 III.1.1.les ressources en biomasse : ...................................................................................... 26 III.2.Utilisation de la biomasse dans le monde ....................................................................... 27 III.2.1.La biomasse en Europe ............................................................................................. 27 III.2.2.La biomasse en Afrique ............................................................................................ 28 III.3.Utilisation de la biomasse en Algérie : ............................................................................. 28 III.3.1.Programme Algérien des énergies renouvelables : .................................................... 29 III.4. Les transformations de la biomasse : .............................................................................. 30 III.4.1.Fonctionnement technique ou scientifique ................................................................ 30 III.5.L’Energie biogaz : ............................................................................................................ 33 III.5.1.Les sources de biogaz : .............................................................................................. 33 III.5.2.La méthanisation : ..................................................................................................... 34 III.6.La production de biogaz par voie de méthanisation : ....................................................... 40 Conclusion .............................................................................................................................. 40 PARTIE II : EXPERIMENTALE CHAPITRE IV : EXPERIMENTATION IV.1.Objectif :........................................................................................................................................ 41 IV.2.Protocole expérimentale : .............................................................................................................. 41 IV.2.1.Présentation du dispositif expérimental : ................................................................................... 41 IV.1.2.1Matériel nécessaire de l’expérimentation : ........................................................................... 42 IV.2.Montage du dispositif : .................................................................................................................. 42 IV.2.1.Préparation de la matière organique : ..................................................................................... 42 IV.2.2.Préparation des digesteurs : .................................................................................................... 44 IV.2.3.Stockage de gaz : .................................................................................................................... 47 IV.2.4.Montage de la soupape : ......................................................................................................... 49 IV.2.5.Raccord des deux installations : ............................................................................................. 50 IV.2.6.Montage de bruleur : .............................................................................................................. 50 IV.2.7.Vérification de l’étanchéité du dispositif : ................................................................................. 51 IV.3.Les paramètres physico-chimique du dispositif : .......................................................................... 51 IV.3.1.La température : ..................................................................................................................... 51 IV.3.2.Le PH de la matière organique : ............................................................................................. 52 IV.5.La mise en marche de l’installation : ............................................................................................ 52 IV.6.Interprétation des résultats : .......................................................................................................... 55 CHAPITRE V : POSSIBILITE DE VULGARISER LA TECHNIQUE A GRANDE ECHELLE Introduction : ............................................................................................................................ 57 V.1.Généralités : ....................................................................................................................... 57 V.1.1.Filières de traitement des eaux usées : ........................................................................ 57 V.1.2.Valorisation des boues : .............................................................................................. 57 V.2.Utilisation pratique de la digestion anaérobie « la méthanisation » : ............................ 61 V.2.1.L’unité de méthanisation : .......................................................................................... 61 V.2.2.La méthanisation Au pays industrialisés : .................................................................. 63 V.2.3.La méthanisation au pays en développement : ........................................................... 65 V.3. Potentielle d’énergie biogaz en Algérie : ......................................................................... 65 V.3.1.Situation de l’assainissement en Algérie : .................................................................. 66 V.3.2.Perspectives de la valorisation énergétique des boues des STEP en Algérie : ........... 66 V.4.Vulgariser le dispositif de la méthanisation à grande échelle : ......................................... 72 V.4.1. Boues d'épurations urbaines et industrielles : ............................................................ 72 V.4.2.Biogaz agricole : ......................................................................................................... 72 V.4.3.production de l’électricité : ......................................................................................... 72 V.4.4. L'injection dans le réseau : ......................................................................................... 73 Conclusion…………………………………………………………………………………………………………….…………..73 LISTE DES TABLEAUX PARTIE I : RECHERCHE BIBLIOGRAPHIQUE CHAPITRE II : UTILISATION DES ENERGIES DANS LE MONDE ET EN ALGERIE Tableau II.1 : quantité de gaz à effet de serre émit par chaque type d’énergie ....................... 21 CHAPITRE III : VALORISATION DE L’ENERGIE BIOMASSE Tableau III.1: comparaison entre biogaz et le gaz naturel ...................................................... 33 PARTIE II : EXPERIMENTALE CHAPITRE IV : EXPERIMENTATION Tableau IV.1 : température journalières min et max pendant 5jours...................................... 52 CHAPITRE V : POSSIBILITE DE VULGARISER LA TECHNQIUE A GRANDE ECHELE Tableau V.1 : la situation actuelle de l’assainissement en Algérie .......................................... 66 Tableau V.2 : résultats de l’impact de la valorisation du biogaz sur l’émission du GES ........ 69 LISTE DES FIGURES Partie I : RECHERCHE BIBLIOGRAPHIQUE CHAPITRE I : REVUE BIBLIOGRAPHIQUE SUR LES SOURCES D’ENERGIE Figure I.1 : répartition de la réserve mondiale des gisements de charbon .. Erreur ! Signet non défini. Figure I.2 : évolution de la production mondiale des énergies fossiles ..... Erreur ! Signet non défini. Figure I.3 : Schéma explicatif pour l’extraction du gaz de schiste . Erreur ! Signet non défini. Figure I.4 : Schéma explicatif de la production de l’énergie solaire ........... Erreur ! Signet non défini. Figure I.5 : schéma explicatif de la production de l’énergie éolienne ........ Erreur ! Signet non défini. Figure .I.5 : Schéma explicatif de la production de l’énergie hydraulique . Erreur ! Signet non défini. Figure I.6: Schéma explicatif de la production de la bioénergie ..... Erreur ! Signet non défini. Figure I.7 : les différentes formes des biocarburants ...................... Erreur ! Signet non défini. Figure I.7 : énergie du biogaz .......................................................... Erreur ! Signet non défini. CHAPITRE II : UTILISATION DES ENERGIES DANS LE MONDE ET EN ALGERIE Figure II.1 : Evolution mondiale des énergies ............................................... Erreur ! Signet non défini. Figure II.2 : production totale d’énergie uploads/Geographie/ memoire-de-master-contribution-a-l-x27-elaboration-d-x27-un-dispositif-produisant-du-biogaz-methane.pdf