Produire de l’énergie à partir des excréments humains : des fèces au biogaz ?

Recycler les fèces en biogaz pourrait fournir de l’électricité à 138 millions de foyers, c’est-à-dire l’équivalent du nombre de foyers en Indonésie, Brésil et Ethiopie combinés d’après un rapport de l’United Nations University, Institute for Water, Environment and Health (UNU-INWEH).

D’après l’OMS, environ 2,4 milliards de personnes ne disposent toujours pas de toilettes ou de latrines. Parmi elles, 946 millions défèquent à l’air libre, par exemple dans les caniveaux, derrière des buissons ou dans des plans d’eau. La défécation à l’air libre contamine les sources d’eau à proximité. Un assainissement insuffisant est associé à la transmission de diverses maladies, comme le choléra, la diarrhée, la dysenterie, l’hépatite A, la typhoïde et la poliomyélite. La diarrhée est liée au manque d’eau potable, de système d’assainissement et d’hygiène. En effet, cette pathologie reste un facteur majeur de mortalité dans les pays à faibles revenus.

Comment passer des excréments au biogaz ?

Les déchets humains contiennent une part importante de matière organique et de nutriments, ainsi que de l’énergie thermique, puisque ces matières fécales sont combustibles quand elles sont sèches. Les excréments humains pour 1 personne sur 1 an contiendraient environ 548g de nitrates, 183g de phosphore et 460g de potassium par personne.

La matière organique contenue dans les excréments peut être transformée en gaz notamment par des bactéries méthanogènes. Environ 60% de méthane en volume pourrait être produit par dégradation bactérienne anaérobie (sans oxygène) des matières fécales avec une valeur thermique de 25MJ/kg. Cette digestion anaérobie produit également environ 40% de CO2. Ce phénomène intervient de manière naturelle dans les fosses septiques par exemple. Le biogaz est donc un mix de ces 2 gaz. Le méthane pourrait être une source d’énergie valorisable. 1,33 à 1,87 m3 de biogaz revient à 1L d’essence. Les principales utilisations domestiques du biogaz sont la cuisson et l’éclairage. Il peut également être utilisé comme carburant dans les moteurs quand on lui a extrait le CO2 puisque le dioxyde de carbone diminue la puissance des moteurs et prend de la place dans les bouteilles de stockage (FAO).

1 m3 de biogaz est équivalent à :

  • Allumer une ampoule pendant 6h de 60-100 Watt
  • Cuire 3 plats pour une famille de 5-6 personnes
  • 7 kg de pétrole
  • peut générer 1,25 kWh d’électricité

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Les latrines pourraient être reliées à un fermenteur/bioréacteur où les bactéries produisent le biogaz en dégradant la matière organique des fécès. Le biogaz est ensuite récupéré et les restes pourraient être utilisés comme engrais.

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Source : Wikimedia Commons

 

Des chercheurs de l’Université de Technologie de Nanyang à Singapour l’ont testé avec le No-Mix Vacuum Toilet. Ces toilettes séparent les matières. On trouve d’un côté les urines qui seront traitées et dont leurs nitrates, phosphates et potassium seront transformés en engrais. De l’autre, les matières fécales sont envoyées dans un bioréacteur afin de produire du méthane que l’on peut ensuite brûler. Ces WC utilisent une technologie reposant sur une aspiration sous vide et n’ont besoin que de 0,2L d’eau pour aspirer l’urine et 1L pour les matières fécales au lieu de 4 à 6 L pour des WC conventionnels.

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Photo Credits: Channel NewsAsia/Olivia Siong

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Sources :

Schuster-Wallace C.J., Wild C., and Metcalfe C. (2015). Valuing Human Waste as an Energy Resource

A Research Brief Assessing the Global Wealth in Waste. United Nations University Institute for Water, Environment and Health (UNU-INWEH). Available from: http://inweh.unu.edu http://inweh.unu.edu/wp-content/uploads/2016/01/Valuing-Human-Waste-an-as-Energy-Resource-Web.pdf

Vinnerås B. and Jönsson H. 2002. The performance and potential of faecal separation and urine diversion to recycle plant nutrients in household wastewater

Joan Colón, Aaron A. Forbis-Stokes, Marc A. Deshusses – Anaerobic digestion of undiluted simulant human excreta for sanitation and energy recovery in less-developed countries – Energy for Sustainable Development 29 (2015) 57-64

Food and Agriculture Organization of the United Nations,Uri Marchaim – Les procédés de production de biogaz pour le développement de technologies

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