[Challenge] Open Micro Methanization

city-mouanssartoux
biogas
hardware
challenges

#1

1. SUMMARY

Biomethanization is a process that transform organic waste into gas and provides digestate which can be used as a fertalizer. The aim is to define a prototype at a community/household scale and offer all services associated.

2. BACKGROUND/CONTEXT

The project Open Micro-Metha is micro-methanization project that takes place into the community laboratory for citizen research open at la M[Y]ne, an ecohacklab in Lyon (France). Organic waste is one of the main part in household garbages and usually - at least in France - ends up in incinerators.
We are just starting the project and are in the phase of researching information and existing initiatives to build upon it.

3. CHALLENGE

We aim at developing an innovative production, open source and “low-tech”, and association services to enable the transformation of domestic organic waste into biogas in households, a building or a suburb. We seek to take action on the whole domestic organic waste cycle. The goal is to enable energy recovery through the production of biogas and to take care of the end of life after transformation - residus and digestate - through the setting up of closed circuit networks.

4. Community

Team
Clément Arbib
Thomas de Charentenay
Baptiste Nominé
Rieul Techer
Luc GM
Yann Berry

4. RESOURCES
Vidéo Open-Micro Métha
Social Business Challenge - Dossier déinscription 2014.docx
Présentation Pitch Social Business Challenge

Meetings minutes
PItch Social Business Challenge EMicrocrédit (12/11/2014)

Links with others projects
Projet OBDE (Open Big Data Energy) - Compléments.pdf
OBDE - StartUpLyon Reduit.docx

Key Stakeholders


Connecting modules for a circular food-sanitation-agriculture-system
[PROJECT] Biomass
[Stories from 2015] Outputs for Impact
Modular Urban Food Garden Experimentation Framework Development
#2

Hey guys you should check out this project in London: LEAP MicroAD

There are developing a micro anaerobic digester and are doing some interesting research. Last time I met them their process was not open source but they are willing to open it. One interesting thing for instance, they are re-using the CO2 for aquoponics growing and algae cultures.


#3

And here comes the documentation of the Open Micro-Metha projet.
You’ll find all the necessary information following those links:

For the presentation of the project, here are a teaser and two video links:

All the coming description is in french for the moment. Translation will come ASAP :smile:

Sommaire
1 OpenMicroMetha
2 Pages MoviLab en lien
2.1 Présentation du projet
2.1.1 Résumé
2.1.1.1 Le principe
2.1.1.2 L’objectif
2.1.1.3 Organisateurs et partenaires
2.1.1.4 Le public
2.1.2 Pourquoi se lancer dans ce projet ?
2.1.2.1 Intérêt
2.1.2.2 Enjeux
2.1.2.3 Impacts
2.1.3 À savoir avant de se lancer
2.2 Comment faire ?
2.2.1 Le matériel
2.2.2 Pour les pressés: Etapes clefs (In progress)
2.2.2.1 Avant toute fixation
2.2.2.2 Pour le manchon du tube d’admission des déchets et de sortie du gaz
2.2.2.3 Pour la chambre Ă  air recueillant le gaz (stockage du gaz)
2.2.2.4 Test du circuit de garde hydraulique (sécurité retour de flamme et surpression)
2.2.2.5 Test de la tenue en pression
2.2.3 À faire avant
2.2.3.1 Conditions nécessaires
2.2.3.1.1 Cadre de développement
2.2.3.1.2 Déterminer les compétences nécessaires
2.2.3.2 DĂ©finition des rĂ´les
2.2.3.3 Conception
2.2.3.4 Schéma de principe et plans
2.2.3.4.1 Schéma de principe (P&ID Process & Diagramme d’instrumentation)
2.2.3.4.2 La cuve
2.2.3.4.3 Vue schématique du système et plan de la cuve
2.2.3.4.4 Bouche d’entrée/sortie de la cuve
2.2.3.4.5 Plan interne du digesteur
2.2.3.4.6 Armature bois (soutien tuyauterie et poids su chambre Ă  air gaz)
2.2.4 À faire pendant
2.2.4.1 Méthodo. de développement du prototype
2.2.4.2 Coordination
2.2.4.3 Prototypage
2.2.4.3.1 Etape 1: Sourcing matériel de base.
2.2.4.3.2 Etape 2: Retour sourcing par rapport Ă  la conception
2.2.4.3.3 Etape 3: Test des composants et de l’agencement des composants, pré-prototypage
2.2.4.3.3.1 Préliminaires
2.2.4.3.3.2 Préparation des briques du prototype et tests
2.2.4.3.4 Etape 4 : Prototypage, assemblage des briques
2.2.4.4 VĂ©rification
2.2.5 À faire après
2.2.5.1 Qu’est ce qu’on a ?
2.2.5.2 Qu’est ce qu’on en fait ?
2.2.5.2.1 ReX (Retour d’expérience)
2.2.5.3 Comment partager, diffuser et documenter ?

OpenMicroMetha: c’est quoi ?

Réalisation d’un prototype de micro méthanisateur : production de biogaz à partir de déchets organiques (ménagers ou venant de restaurants ou de cuisines/cantines collectives).

Pages MoviLab en lien

Présentation du projet

Le projet HackOMM (Open Micro Métha) est un projet de micro-méthanisation développé dans le cadre du laboratoire de recherche citoyen communautaire ouvert La Paillassaône (projet) à Lyon. L’objectif est de développer un produit innovant, open source et “low-tech”, et des services associés permettant la valorisation de déchets organiques ménagers en biogaz à l’échelle du foyer, de l’immeuble ou du quartier d’habitation. L’enjeu est d’intervenir sur l’ensemble du cycle du déchet ménager organique produit par les ménages. En permettant sa valorisation énergétique au travers de la production de biogaz, le déchet est pris en charge après transformation (résidus finaux: compost) au travers de la mise en place de réseaux de distribution courts.

Cadre de développement du prototype V1: les Open-Source Circular Economy Days sur la localité de Mouans-Sartoux et plus largement sur le territoire du Pays de Grasse (Région PACA).
Suite à la rencontre avec la cantine du Groupe Scolaire Aimé Legall, il ressort une problématique de valorisation d’une partie de leur déchet organiques: 10kg/jour dont 5kg valorisés en compost et 5kg à valoriser (retour repas assaisonnés) - cf étude de potentiel de biodéchets sur Mouans-Sartoux











A savoir: le cadre de fonctionnement de cette cantine est particulier puisque :

  • 100% bio
  • les lĂ©gumes et fruits viennent directement de la rĂ©gie agricole de la commune de Mouans-Sartoux les dĂ©chets de prĂ©paration ainsi qu’une partie des dĂ©chets des retours repas sont valorisĂ©s sous forme de compostage ou de lombri-compostage.

Malgré tout, une partie des déchets n’est pas valorisée.
Par ailleurs, l’association Evaleco est intéressée par le concept et l’expérimentation d’un prototype de micro-méthanisation sur son futur site d’implantation qui accueillera une cantine professionnelle.

Solution : prototype de valorisation des déchets organiques non valorisés par ailleurs sous forme de biogaz au niveau micro-local sur la base des besoin de la cantine : 5kg/jour de déchets admissibles.

Objectif : Lié le développement du prototype au contexte/besoin local.

Vision: aspect modulaire du prototype open-source pour adaptation à différents contextes, améliorations et itérations continues par les communautés et appropriation de chaque brique technologique pouvant potentiellement être développées dans d’autres cadres que celui de la production de biogaz à partir de déchets organiques (ex. de la garde hydraulique).

Résumé
Le développement de la première itération du prototype du micro-méthaniseur s’inscrit dans le cadre des OSCEDays (Open Source Circular Economy Days) qui est un événement visant la promotion et le développement d’initiatives dans le domaine de l’économie circulaire et dans une dynamique open-source.
Le principe
Les OSCE Days se sont déroulés dans plus de 30 villes à travers le monde du 11 au 15 Juin. Chaque initiative locale et leurs projets ont pour vocation à être documentés et diffusés pour appropriation à travers le monde.
légende

L’objectif
Sur les 5 jours de l’événement des OSCE Days:

  • dĂ©finir le besoin au niveau local en allant Ă  la rencontre des
    acteurs;
  • dimensionner et concevoir le système en fonction des besoins locaux;
  • tisser des liens avec les acteurs locaux pour les dĂ©veloppements et
    expérimentations futures tant sur le plan des développements
    techniques et économiques que sur celui de la récupération des
    déchets.

Organisateurs et partenaires
Les organisateurs des OSCE Days sur Mouans-Sartoux:

  • Timothe Gosselin (OSCEDays et Future Of Waste)
  • Nicolas Loubet (Cellabz)
  • Rieul Techer (La Paillasse SaĂ´ne)

Les porteurs du projet Open Micro-MĂ©tha sur place:
de la Paillasse SaĂ´ne:

  • ClĂ©ment Arbib
  • Yann Berry
  • Luc Girard-Madoux
  • Baptiste NominĂ©
    ainsi que:
  • Joan Gouverne
  • Philippe Gatteneau (La Paillasse Paris)

Les partenaires de l’événement des OSCE Days sur place et, plus spécifiquement, du développement du prototype Open Micro Métha:

Le public
Le développement de ce prototype était ouvert à toute personne intéressée par la conception, le développement et le prototypage accéléré (sur 4 jours) d’un micro-méthaniseur répondant aux besoins particuliers de la cantine du groupe scolaire Aimé Legall. Pour autant, son développement a été circonscrit aux membres de l’équipe avec des aides ponctuelles locales ou d’autres acteurs des OSCE Days sur place.

Ă€ savoir avant de se lancer
Pour cette première itération du prototype:

  • difficultĂ©: 3 Ă©toiles car des connaissances techniques peuvent ĂŞtre
    utiles pour le dimensionnement et les aspects de sécurité;
  • temps nĂ©cessaire: entre 24 et 36 heures;
  • 200 euros de matĂ©riel et matĂ©riaux (factures fournies en photo) sachant qu’une partie a Ă©tĂ© rĂ©cupĂ©rĂ©e et que, potentiellement, la totalitĂ© du matĂ©riel et des matĂ©riaux utilisĂ©s peut ĂŞtre rĂ©cupĂ©rĂ©e. Ces coĂ»ts ne prennent pas en compte les coĂ»ts en ressources humaines et les dĂ©placements.

Comment faire ?

Le matériel
Le matériel peut être sourcé, récupéré et/ou acheté en amont. En fonction des besoins et contraintes du territoire le matériel nécessaire en amont peut varier. En fonction du temps que vous avez, vous pouvez aussi très bien sourcer, récupérer et/ou acheter la totalité du matériel nécessaire sur place.
Ici est listé l’ensemble du matériel que nous avons eu à notre disposition ainsi que les coordonnées géographiques de leur point de récupération ou d’achat. Ceci est donc spécifique au contexte de Mouans-Sartoux et du Pays de Grasse. Les factures des achats sont aussi disponibles en fin de liste afin de pouvoir avoir une idée des prix des composants et des références plus précises.

  • Cuve de type agricole de 1000L avec armature mĂ©tal. RĂ©cupĂ©ration en face de la parfumerie Expression ParfumĂ©e
  • Chambres Ă  air (2 de voiture en mauvais Ă©tat, 1 de camion). RĂ©cupĂ©ration Ă  Points S. PossibilitĂ© de rĂ©cupĂ©ration de matĂ©riels (notamment cuve mĂ©tal 200L) au garage Rosandrea
  • Des coudes/raccords femelles de plomberie en laiton. RĂ©cupĂ©ration Ă  la fĂ©raillerie locale Maiarelli (Ets)
  • Caisse Ă  outil avec petit outillage prĂŞtĂ© par la conciergerie de OpenFactory (http://www.openfactory42.org/)
  • Bidons en carton pour rĂ©cupĂ©ration de dĂ©chets organiques, prĂŞtĂ©s par Evaleco
  • RĂ©cupĂ©ration de dĂ©chets organiques Au Jardin de Jules et Marie
    Notes: Ce marché est déjà engagé dans une démarche de réduction de ses déchets et est déjà avec des liens avec associations ou paysans locaux pour la récupération des déchets. Il a donc très peu de déchets organiques disponible sur place. Il faut passer le matin et appeler si possible le la veille au soir si on veut réserver des déchets. Appeler: Annie 0635505893, Fldelapaoule@yahoo.fr
  • RĂ©cupĂ©ration de pains (pouvant servir de dĂ©chets organiques secs - Ă  humidifier) Ă  la boulangerie chez Quentin.
    Notes: A pour habitude de donner ce pain aux chevriers.
  • 2 Flexibles normĂ©s pour gaz butane/propane et colle/gel PCV plastique. Achat au Briconaute local
  • Manomètre. Achat au Briconaute local
  • Scotch noir Ă©tanche thermoformant. Achat au Briconaute local
  • DĂ©tendeur butane. Achat au Briconaute local. Le dĂ©tendeur n’est pas nĂ©cessaire au vue des faibles pressions. Par contre, dans le cas d’une application de type remplissage de bouteille de gaz, il sera nĂ©cessaire d’avoir un compresseur.
  • Teflon (Ă©tanchĂ©itĂ©). Achat au Briconaute local
  • Tuyau rigide PVC 100/2m. Achat au Briconaute local
  • Tuyaux flexibles de 3 diamètres diffĂ©rents. Achat au Briconaute local
  • Vanne manomĂ©trique + installation. Achat au Briconaute local
  • Silicone. Achat au Briconaute local
  • Valve Ă©tanche PVC. Achat au Briconaute local
  • Colliers de serrage. Achat au Briconaute local
  • Raccords PVC. Achat au Briconaute local
  • Valve mamelon Ă©tanche. Achat au Briconaute local
  • Planche en bois agglomĂ©rĂ© rĂ©cupĂ©rĂ©e Ă  la dĂ©chetterie (ATTENTION: matĂ©riau pas adaptĂ© Ă  un proto extĂ©rieur; s’orienter prĂ©fĂ©rentiellement vers une solution plastique)
  • Palettes rĂ©cupĂ©rĂ©es Ă  la dĂ©chetterie
  • RĂ©cupĂ©ration de bidons Ă  la dĂ©chetterie
  • Autres rĂ©cupĂ©rations: un chalumeau, serre coude, raccord laiton et scie Ă  mĂ©taux Ă  la dĂ©chetterie
  • RĂ©fĂ©rence achat / Factures



Pour les pressés: Etapes clefs (In progress)
Avant toute fixation

  • avoir les grands axes de dĂ©veloppement du concept bien dĂ©finis
  • test de chaque composant individuellement et agencement
  • une fois agencĂ©, test d’étanchĂ©itĂ©
  • dĂ©finir la hauteur minimale que doit atteindre le mĂ©lange eau/dĂ©chet
    (au maximum il doit y avoir 17% d’air en haut de la cuve pour que le
    processus anaérobique se fasse de manière “optimale”. ATTENTION: dans tous les cas la fermentation se fait mais prend plus de temps)
  • dĂ©finir la hauteur du tuyau et la hauteur d’immersion dans le
    digestat. Solutions: soit tuyau fixe, soit tuyau mobile.
    Note: nous nous sommes orientés vers une solution de type fixe pour éviter la fatigue des matériaux.
  • prĂ©parer le tuyau d’admission des dĂ©chets (dĂ©couper le tube PVC Ă  la longueur requise).
  • dĂ©finir comment on force les dĂ©chets Ă  rentrer dans la cuve au moment de la conception et prĂ©alablement au prototypage.

Pour le manchon du tube d’admission des déchets et de sortie du gaz

  • PrĂ©parer le manchon
  • DĂ©couper une longueur de 50 Ă  70 cm de chambre Ă  air de camion
  • Faire un trou au 1/2 voire 2/3 de la longueur du manchon (forme de
    croix) pour fixer la valve Ă©tanche pour la sortie du gaz
  • Fixer la valve Ă©tanche sur ce trou
  • Fixer le manchon sur la bouche d’entrĂ©e/sortie de la cuve
  • Mettre: silicone/colle PCV-plastique/silicone autour de l’entrĂ©e sortie
  • Enfiler le tuyau dans la bouche d’entrĂ©e/sortie principale de la cuve
  • Emmancher la chambre Ă  air autour du tuyau et autour de la bouche d’entrĂ©e/sortie principale de la cuve (penser Ă  laisser le manchon un peu “flottant” autour du tube pour qu’il puisse ĂŞtre ajuster au besoin)
  • Sertir avec un collier Ă  la base de la bouche d’entrĂ©e/sortie en laissant une jupe se former Ă  la jonction de la bouche d’admission et de la cuve (il faut qu’il ait un peu de matière plastique de “chambre Ă  air” qui dĂ©passe sous le collier formant une petite jupe que l’on colle ensuite sur la cuve)
  • Coller et siliconer la le plastique de la chambre Ă  air dĂ©passant contre la cuve pour plus d’étanchĂ©itĂ©.
  • Fixer le manchon sur le tube une fois fixĂ© sur la
    bouche d’entrée/sortie de la cuve
  • PrĂ©alable
    ment avoir défini la hauteur du tube
  • Mettre: silicone/colle PCV-plastique/silicone sur le tuyau au niveau de la fixation du manchon
  • Coller le manchon
  • Sertir avec un collier juste au niveau du point de colle du manchon
  • Pour la chambre Ă  air recueillant le gaz (stockage du gaz)
  • Placer la chambre Ă  air sur le dessus de la cuve et centrĂ©e sur la bouche d’admission (ATTENTION: il est nĂ©cessaire qu’elle repose sur la cuve et ne dĂ©passe pas trop).
  • Faire un trou en croix, sur la partie extĂ©rieure de la chambre Ă  air, pour fixation de la valve Ă©tanche pour l’arrivĂ©e de gaz (Note: un seul trou est nĂ©cessaire: l’arrivĂ©e de gaz - qui vient de la sortie du manchon - est reliĂ©e Ă  une vanne manomĂ©trique branchĂ©e Ă  une soupape 2 entrĂ©es/2 sorties. C’est ce dispositif qui permet d’orienter soit vers le remplissage de la chambre Ă  air de stockage de gaz, soit vers une sortie directe ou vers la garde hydraulique)
    Note: sur la chambre à air viendra reposer une planche qui supportera des poids permettant de vider la chambre à air au besoin en définissant la pression de sortie voulue.
  • Fixer la vanne Ă©tanche.
  • Brancher l’ensemble: la sortie du manchon de rĂ©cupĂ©ration de gaz vers l’entrĂ©e de la vanne/soupape manomĂ©trique, une sortie de la vanne/soupape manomĂ©trique vers la chambre de stockage de gaz, une sortie vers l’unitĂ© de valorisation du gaz (bouteille de gaz - nĂ©cessite d’avoir un compresseur - ou cuisinière par exemple), une entrĂ©e de raccordement de la garde hydraulique)
    Note: Cela suppose en parallèle ou avant d’avoir monté et fixé la garde hydraulique pour test. Par ailleurs, un élément de traitement et purification du gaz doit venir se fixer entre la sortie de la vanne/soupape manométrique et l’unité de valorisation du gaz.
  • Tester en gonflant la chambre Ă  air depuis le tuyaux d’admission de gaz (tuyau qui sort du manchon). Voir si le manomètre fonctionne.
    Note:
    - boucher l’entrée reliée à la garde hydraulique et la sortie vers élément de valorisation du gaz pour le test (sinon ça souffle dans le vide)
    - pour le manomètre: un cadrant de 0,5 bar est tout à fait satisfaisant si on veut suivre effectivement l’évolution de la pression
  • Test du circuit de garde hydraulique (sĂ©curitĂ© retour de flamme et surpression)
  • Remplir en partie d’eau le système de garde hydraulique par le tuyaux ouvert sur l’extĂ©rieur (La quantitĂ© d’eau dĂ©terminera la pression que vous pouvez admettre dans la chambre Ă  air de stockage de gaz. En effet, si la pression au sein de la chambre Ă  air de stockage de gaz est supĂ©rieure Ă  la pression exercĂ©e par la colonne d’eau de la garde hydraulique, la gaz sera Ă©vacuĂ© vers l’extĂ©rieur.)
  • Souffler dans le tuyau afin de permettre d’exercer une pression sur l’eau
  • Tester avec diffĂ©rent dĂ©bit de souffle - ou du dĂ©gazage de la chambre Ă  air prĂ©alablement remplie d’air - afin de s’assurer que la garde hydraulique joue bien son rĂ´le (lorsqu’il y a trop de pression l’air fait buller l’eau et est Ă©vacuer vers l’extĂ©rieur).
  • Dimensionner la hauteur d’eau dans le tuyaux en fonction de la pression attendue/voulue du stockage de gaz (20cm pour 2mbar) et graduer les tuyaux en fonction afin d’avoir un retour visuel de la pression dans le système.
  • Test de la tenue en pression
  • Gonfler au maximum la chambre Ă  air Ă  la main. Boucher le tout et appuyer fort. Le capuchon de l’entrĂ©e des dĂ©chets doit sauter (montre qu’il y a montĂ©e en pression a l’intĂ©rieur du digesteur).

Ă€ faire avant
Conditions nécessaires
Il n’y a pas de conditions nécessairement particulière pour développer ce type de projet. Pour autant, les conditions qui, selon nous, sont favorables au développement d’un tel projet sont:
l’identification et la réponse à un besoin local d’implantation d’une unité de micro-méthanisation;
avoir une équipe coeur motivée et regroupant des compétences clés pour le développement du projet;
avoir la possibilité de mobiliser ponctuellement des personnes aux compétences et connaissances complémentaires et transversales;
la possibilité de se reposer sur les ressources locales (humaines, matériel, matériaux…).

Cadre de développement
Le cadre de développement spécifique à ce prototype est celui des OSCE (Open Source Circular Economy) Days qui se sont déroulés du 11 au 15 Juin dans plus de 30 villes dans le monde, dont à Mouans-Sartoux sur et le pays de Grasse.
Plus largement, ce projet a été initié dans le cadre open-source de la Paillasse Saône à la M[Y]NE (Manufacture des Idées et Nouvelles Expérimentation) La Paillassaône (projet) qui est un laboratoire citoyen d’expérimentation de mode de production et de consommation durables. Le projet OMM (Open Micro Métha - HackOMM) vise la valorisation complète des déchets organiques tout en relocalisant la production d’énergie à l’échelle micro-local. L’objectif est de faire rentrer la méthanisation dans la ville et de porter une vision décentralisée de la production et de la consommation d’énergie tout en valorisant les circuits extrêmement courts de valorisation des déchets dans la ville. La vocation est donc l’expérimentation pour des restaurants (ou groupement de restaurants), des cantines (scolaires ou professionnelles) ou encore à l’échelle de l’immeuble d’habitation collectif d’unités de micro-méthanisation tirant partie de la production de déchets à l’échelle micro-locale tout les valorisant en tant que ressource énergétique.

Par ailleurs, le projet HackOMM permet de changer la perception vis à vis des déchets ménagers organiques, permettant de les considérer non plus comme “déchet” mais comme une “ressource” valorisable.

Déterminer les compétences nécessaires
Pour développer le prototype:

  • maker, bidouilleur, bricoleur;
  • un peu de technique pour quelques calculs de pression.

Pour aller plus loin:

  • maker: pour faire.
  • techniques: pour l’ingĂ©nierie et la technique process et de montage du prototype;
  • scientifiques: pour le suivi fin des processus en jeu: fermentation, environnement bactĂ©riologique, traitement et qualitĂ© du gaz…;
  • sociologique: pour la prise en compte de l’acceptation, du comportement et de la perception sociale de ce type d’installation;
  • Ă©conomique: pour la valorisation du système dans un cadre de dĂ©veloppement Ă©conomique de l’installation;
  • juridique et rĂ©glementaire: pour la prise en compte du contexte rĂ©glementaire qui aujourd’hui n’est pas favorable au dĂ©veloppement de ce type de projet.

DĂ©finition des rĂ´les
RĂ´le:

  • Yann: Conception / Proto
  • ClĂ©ment: Conception / Proto / Valorisation
  • Luc: Conception / SchĂ©ma principe et fonctionnel / Proto
  • Philippe: Conception / Proto / ExpĂ©rience Aquaponie (problĂ©matiques similaires)
  • Joan: Conception / Proto / Photo - Portrait / Facilitation
  • Rieul: Facilitation / Documentation / Structuration / Valorisation

Conception
La conception se prépare mais a la possibilité d’évoluer en fonction du contexte de développement du prototype. On suit donc un processus de type: Conception > sourcing matériel et matériaux > amélioration de la conception et re-conception en fonction des éléments à disposition > récupération/achat du matériel/matériaux > prototypage > tests de base (étanchéité, flux, pression…) > ajustement (modification de conception possible) > prototypage > validation tests de base > autres tests > ajustement > prototypage > validation tests > itération …

Les concepts réfléchis pendant cette itération et ce temps des OSCE Days sont les suivants:

  • Conception v1: changement de position de la cuve pour avoir la sortie (vanne de vidange de la cuve) vers le haut et l’entrĂ©e (bouche d’admission principale) des dĂ©chets sur le devant.
    But: ne pas avoir de problématiques d’échappement du gaz avec deux entrées ou la nécessité d’un système de clapets/vannes. Cette dernière solution parait trop complexe avec un système de vanne/clapet étanche au gaz pour un prototype low-tech.
  • Conception v2: retour de Philippe, Yann et ClĂ©ment (on remet la cuve dans sa position « normale »). Il parait plus intĂ©ressant d’avoir une double entrĂ©e/sortie avec 2 tuyaux diffĂ©renciĂ©s pour Ă©viter la problĂ©matique de vanne. Un gros tuyau pour l’entrĂ©e des dĂ©chets et un plus petit tuyaux pour la sortie gaz.
    But du petit tuyau: pouvoir visser une vanne qui permet la fermeture de l’entrée/sortie de la chambre à air pour éviter les perte de gaz lors du remplissage déchet. On a besoin d’un clapet et d’un bouchon pour le tuyau déchet. On part du principe de le gaz va directement dans la chambre à air et qu’il y aura peu de pertes lors de l’ouverture du clapet.
  • Conception v3: une chambre Ă  air jupĂ©e (de type manchon) trouĂ©e avec 2 tuyaux: une entrĂ©e (standard 80/100/110), et une sortie plus petite pour le gaz (tuyau standard gaz). Finalement, la coupe de la chambre Ă  air dans le sens radial permet d’avoir une grande ouverture permettant de faire passer un tuyau de diamètre 100/120 (la chambre Ă  air sert alors de manchon ou de jupe). Un trou est ensuite fait dans la chambre Ă  air pour extraire le gaz.
    But: Pour éviter d’avoir un système de vanne ou de clapet le tuyau d’admission des déchets est immergé dans le mélange “digestat+eau” (de 10cm environ) pour éviter tout échappement de gaz. Le gaz est récupéré au travers d’un système étanche non pas de tuyauterie mais de manchon (voir schéma de principe et photos).
  • D’oĂą l’évolution du concept v3 vers la conception v3bis : 1 entrĂ©e/sortie avec 1 tuyau de diamètre 100 (dans ouverture de 145, enfilĂ© dans un manchon de chambre Ă  air (de camion) qui sert de passage au gaz > garde hydraulique > (valve/soupape manomĂ©trique) > chambre Ă  air pour stockage du gaz.

Notes:

  • il est nĂ©cessaire d’exercer une pression sur la chambre Ă  air afin de pouvoir Ă©vacuer la totalitĂ© du gaz (en effet, si une fois que la chambre Ă  air est pleine on la vide et que la pression Ă  l’intĂ©rieur de la chambre est Ă©gale Ă  la pression extĂ©rieure il n’y aura plus le dĂ©bit de gaz suffisant pour pouvoir le valoriser correctement). Par consĂ©quent: on applique sur la chambre Ă  air de stockage une force grâce Ă  un système de leste reposant sur une planche posĂ©e sur la chambre Ă  air.
  • la longueur du tuyau doit ĂŞtre dĂ©terminĂ©e en fonction des volumes critique de dĂ©chets et d’eau. Principe: le tuyau doit toujours ĂŞtre immergĂ© mais ne doit pas ĂŞtre trop profondĂ©ment immergĂ© sinon il ne sera pas possible de faire rentrer les dĂ©chets dans la cuve. RĂ©flĂ©chir pour une deuxième itĂ©ration Ă  un système de brassage avec une visse sans fin et une pâle en bout de visse dans le bac (couplage manuel ou système alimentĂ© Ă©lectriquement). On gère la surpression et la condensation grâce au tuyau qui baigne dans l’eau.
  • Dimension: 9501150960, entrĂ©e/sortie 145/165 (entrĂ©e/sortie sur la plan 950*1150, situĂ©e au centre) - voir plans.
  • Principe du système de sĂ©curitĂ© et traitement gaz: avoir 2 vases communicants sĂ©parĂ©s par une cloison et baignant dans l’eau. On fait buller le gaz dans l’eau pour extraire une partie du CO2.

Schéma de principe et plans
Schéma de principe (P&ID Process & Diagramme d’instrumentation)

La cuve

Note: caractéristiques de la cuve (voir plans/schémas pour plus de détail)

  • cuve de 1000L cubique
  • armature mĂ©tal
  • une admission sur le dessus de la cuve (dimension 145/165mm de diamètre)
  • une sortie avec vanne manuelle en bas de la cuve

Vue schématique du système et plan de la cuve


Bouche d’entrée/sortie de la cuve

Plan interne du digesteur


Armature bois (soutien tuyauterie et poids su chambre Ă  air gaz)

Ă€ faire pendant
Méthodo. de développement du prototype
Sourcing et compréhension du besoin > Conception > sourcing matériel > amélioration de la conception en fonction des contraintes locales (matériel, besoins spécifiques…) > récupérations/achats > prototypage de chaque brique > tests de chaque briques (étanchéité, flux, pression…) > ajustement de la conception > sourcing matériel > récupérations/achats > prototypage de l’ensemble du système > tests de l’ensemble du système > validation tests de base > autres tests > ajustement > prototypage final > validation des tests > expérimentations > itérations.

Processus itératif cyclique conception/sourcing/prototypage agile : on fait en fonction de la ressource et ajuste la conception et le prototypage à ces ressrouces.

Coordination
L’organisation de développement du projet est très horizontale. La coordination générale est assurée par Clément qui est “lead project”. Rieul coordonne les mises en liens et en réseaux ainsi que les aspects de documentation et de valorisation. Yann, Luc et Baptiste coordonnent plus spécifiquement les briques techniques et technologiques, ainsi que la conception et le prototypage, avec l’appui de Clément et de compétences externes. Yann apporte aussi une vision marché.


#4

Prototypage
Etape 1: Sourcing matériel de base.
Voir la rubrique matériel, mais principalement:

  • une cuve (rĂ©cup)
  • des chambres Ă  air - camion et voiture (rĂ©cup)
  • matĂ©riel de base (petit outillage, colle/mastique, colliers de serrage, tubes, coudes, joints…)
  • MatĂ©riel de prototypage (cuve, bidon et petit matĂ©riel).jpg

Etape 2: Retour sourcing par rapport Ă  la conception
Il manque des pièces et la conception est à revoir en fonction des contraintes de la cuve et d’autres contraintes non-investiguées dans le détail (agencement entrée déchets / sortie gaz, garde hydraulique, pression dans le système…) > Re-conception en fonction des contraintes locales de sourcing et de “performance”. Re-sourcing du matériel (voir liste du matériel et facture pour référence).





Etape 3: Test des composants et de l’agencement des composants, pré-prototypage
Préliminaires

  • rincer et nettoyer l’intĂ©rieur de la cuve

  • vĂ©rifier le matĂ©riel de bricolage (le matĂ©riel d’une boite Ă  outil
    conventionnelle convient pour la majorité des travaux)
  • vĂ©rifier que les Ă©quipements et matĂ©riaux sont adaptĂ©s. Par exemple, le collier de serrage doit passer sous le filetage pour favoriser au maximum l’étanchĂ©itĂ© du manchon de chambre Ă  air. De mĂŞme, vĂ©rifier le collier d’admission (dĂ©chets) / sortie (gaz) qui permet la protection de la base et une Ă©tanchĂ©ification supplĂ©mentaire. (voir Ă©tapes suivantes de prototypage)




  • Ă©crire au feutre les rĂ©fĂ©rences de niveau sur la cuve (niveau minimum de mĂ©lange eau/dĂ©chet et tous les dĂ©tails nĂ©cessaires)

  • dĂ©couper le tuyau PVC Ă  la hauteur nĂ©cessaire

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/09/DĂ©coupe_du_tuyau.JPG?uselang=fr
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6c/DĂ©coupe_du_tuyaux_Ă _la_bonne_haueur.JPG?uselang=fr

Note: il faut au maximum 17% d’air dans la cuve au dessus du mélange eau/déchet. Le tube doit être immergé à 5 voire 10 cm sous le mélange eau/déchet. Il ne doit jamais être en contact avec la partie aérienne de la cuve (sinon le gaz s’échappe par l’admission des déchets)

  • La chambre Ă  air de rĂ©cupĂ©ration du gaz doit pouvoir reposer sur le dessus de la cuve

  • VĂ©rifier que le système de tuyauterie (garde hydraulique) a un emplacement sur la cuve et peut y ĂŞtre fixĂ©

Note: L’armature doit par ailleurs être renforcée pour accueillir la chambre à air ainsi que l’ensemble de la tuyauterie.

  • Tester l’agencement de la conception envisagĂ©e. Emboiter l’ensemble des Ă©lĂ©ments et vĂ©rifier le bon fonctionnement de chaque composant. Le but premier n’est pas de vĂ©rifier l’étanchĂ©itĂ© ou la performance du système mais plus de tester le schĂ©ma fonctionnel du proto en agençant physiquement les diffĂ©rentes parties. Cette Ă©tape permet donc de vĂ©rifier que le matĂ©riel n’est pas dĂ©fectueux et que l’on a l’ensemble des composants nĂ©cessaires




  • Raccorder les diffĂ©rentes embouts et flexibles par brique, et
    vérifier que le tout fonctionne bien (fuites éventuelles, flux
    cohérents…)

Note: pour chaque raccord mettre quelques bandes de Teflon pour étanchéifier le tout (au moins à l’eau). Pour le gaz renforcer l’étanchéité (colle, silicone…). Avant de renforcer l’étanchéité: tester le système avec de l’eau, de l’air et vérifier que le système est logique (une fois la colle en place il ne sera plus possible ou difficile de modifier le système)


Préparation des briques du prototype et tests
Voir les “Etapes Clés” un peu plus haut, à savoir:

  • avant toute fixation;
  • prĂ©parer le manchon du tube d’admission des dĂ©chets et de sortie de gaz;

  • prĂ©parer la chambre Ă  air de stockage du gaz;

  • tester le circuit de garde hydraulique (sĂ©curitĂ© retour de flamme et surpression);

  • tester la tenue en pression


  • prĂ©parer le tube, Ă  savoir:
  • dĂ©couper le tube en PVC pour qu’il soit Ă  la bonne hauteur pour l’admission de dĂ©chets sachant que:
  • dans la cuve il faut au maximum 17% d’air au dessus du mĂ©lange eau/dĂ©chet
  • le tube doit ĂŞtre immergĂ© de 5 Ă  10 cm dans le mĂ©lange eau/dĂ©chet
  • le tube ne doit pas ĂŞtre trop haut (Ă  hauteur d’homme) pour pouvoir verser les dĂ©chets

Etape 4 : Prototypage, assemblage des briques
Positionnement du tube PVC qui sera l’entrée pour les déchets:

  • Emmanchement du tube PVC dans le manchon qui vient recouvrir et se coller sur le tube et la bouche d’admission et de sortie du gaz de la cuve (ce manchon servira de rĂ©cupĂ©rateur de gaz).

Etanchétification du manchon autour du tube PVC et à la bouche d’admission et de sortie du gaz de la cuve:

  • Mise en place du serre-joint bas au niveau de l’entrĂ©e/sortie:
  • une couche de colle gel PVC Plastique (au milieu)
  • une couche de silicone avant la fermeture colle (en bas)
  • une couche de silicone après (en haut)
  • serre-joint Ă  la base de l’admission - soit au niveau de la couche de colle soit au niveau de la couche de silicone du bas (mettre un collier plastique pour esthĂ©tique et Ă©tanchĂ©itĂ© supplĂ©mentaire)





Mise en place du serre-joint sur le tuyau pour étanchéification du raccord manchon/tuyau : On sert avec un serre-joint le haut du manchon de chambre à air sur le tuyaux:

  • mettre de la colle PVC pour soutenir le manchon sur le tube
  • mettre une couche de silicone pour Ă©tanchĂ©itĂ© juste avant et juste après la bande de colle PVC
  • serrer le serre joint soit au niveau de la couche de colle soit au niveau de la bande supĂ©rieure de silicone.


Avant de raccorder l’ensemble il est nécessaire de faire reposer une planche (en plastique de préférence) sur la chambre à air de stockage de gaz qui repose sur la cuve. Le principe est que cette planche permettra d’y poser des poids pour exercer une pression sur la chambre et expulser ainsi le gaz à la pression voulue. Nous avons utilisé:

  • Une planche de bois agglomĂ©rĂ©


dont les dimensions sont les suivantes


  • DĂ©couper la planche: en son centre un cercle plus grand que le tuyau central pour qu’il n’y ait pas de frottement avec la jupe/le manchon.

Raccord de la sortie du manchon de récupération de gaz avec l’entrée de la vanne/soupape manométrique


Note: Chaque tuyau est serti d’un collier assurant un minimum d’étanchéité (au moins dans le cas de l’eau). Pour autant dans le cas d’un fonctionnement gaz, des moyens supplémentaires d’étanchéification doivent être utilisés (colle, silicone…) voire d’autres matériaux (non plus du PVC mais du métal).



Chambre Ă  air de stockage de gaz:

  • prĂ©paration de la chambre Ă  air (valve mamelon Ă©tanche notamment)

  • raccord de la chambre Ă  air Ă  la vanne manomĂ©trique et Ă  la soupape

  • test de gonflage de la chambre Ă  air

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5a/Gonflage_de_la_chambre_de_stockage_de_gaz.jpg?uselang=fr

Garde hydraulique: la garde hydraulique est le système de sécurité qui vient après la vanne/soupape manométrique. C’est elle qui permet d’avoir un contrôle sur la pression interne de la chambre à air de stockage de gaz. Pour cela:

  • Raccorder deux tuyaux Ă  un coude Ă  deux entrĂ©es / une sortie;

  • Un tuyau (celui au plus gros diamètre) est bouchĂ© est permet l’admission d’eau pour la rĂ©gulation de la pression. Il est important de graduer ce tuyau en pression.

  • L’autre tuyau (de plus petit diamètre) est reliĂ© Ă  l’une des sorties de la vanne/soupape manomĂ©trique.

Note: Graduer les tuyaux à partir du coude en pression (calcul à faire: à quelle différentiel de pression correspond combien de cm d’eau dans les tuyaux (pour 2 tuyaux de même diamètre 1cm = 1mbar)

  • L’ensemble du système ressemble Ă  ça:

Fixation de la hauteur du tube et stabilisation de la structure:

  • DĂ©terminer la hauteur de fixation du tube.
  • Système de fixation de la hauteur du tube:
  • 2 planches de soutien du tube reposant sur la cuve;
  • une cale sur le tube Ă  la hauteur voulue pour caler le tube

Note: Important: faire attention aux frottements des planches sur la chambre à air (en effet la chambre va se gonfler et se dégonfler).

VĂ©rification

  • est ce que tout s’emboite ?
  • est qu’il manque des pièces ?
  • est ce que ça fait sens ? (suivi de flux par rapport au schĂ©ma
    fonctionnel)
  • est ce que le matĂ©riel pour la construction est fonctionnel ?
  • sinon dans les deux cas > action: liste des Ă©lĂ©ments manquant et
    achat/récupération
  • est ce que ça fait sens ? (suivi de flux par rapport au schĂ©ma
    fonctionnel)
  • est ce que ça fuit avec de l’eau ?
  • est ce que la manomètre fonctionne ?
  • si ça fuit: oĂą ? pourquoi ? comment on fait en sorte que ça ne fuit
    plus ?
  • matĂ©riel / matĂ©riaux nĂ©cessaires > action: liste et
    achat/récupération

À faire après
Qu’est ce qu’on a ?
Aujourd’hui le stade de développement du projet en est à sa première itération. Des études d’impacts, simulation et modélisations on été faites ainsi qu’une veille technologique et marché sur la méthanisation. Nous avons donc développé:
un prototype v1 low-tech de digesteur de déchets organiques dimensionné pour le contexte de Mouas-Sartoux.
Par rapport à ce prototype, les briques qu’ils restent à développer sont:
l’unité de traitement et d’épuration du gaz en sortie de digesteur;
l’unité, ou du moins les moyens de connexion à cette unité, de valorisation du gaz.
Il est maintenant nécessaire de tester et d’expérimenter ce prototype en conditions d’usages réels.

Qu’est ce qu’on en fait ?
Ce système reste un prototype de type v1. Il a donc pour vocation à être testé, expérimenté et éprouvé en conditions d’usages réels. Par conséquent, il est nécessaire de tester ce système, d’en faire des retours et possiblement de l’améliorer et partager ces améliorations.

En ce qui concerne les retours, nous vous invitons à les faire ici même dans la rubrique “ReX” (pour Retour d’Expérience). Cette rubrique a pour vocation à retracer:
les échanges et questionnements que la communauté a concernant le développement et l’amélioration de ce système (évaluation : OMM FAQ & Comments);
le suivi des expérimentations avec un retour sur les données de suivi et de performance des systèmes (OMM ReX) - ATTENTION: pour chaque suivi d’expérimentation merci de préciser le prototype/pilote/système lié à l’expérimentation (à lier à la page OMM Upgrade);
les améliorations successives de ce système (OMM Upgrade).
Pour chacune de ces composantes, des pages dédiées et liées seront mises en place.

ReX (Retour d’expérience)


#5

Hi,
this is a great project that may help in the Circular Sanitation Challenge by catching the fermentation gases in the Terra Preta making process or creating methane before composting the feaces. Would you be interested to join us online this summer?
Maike (from Berlin)