OA19527A - Dispositif de compostage à vapeur sans arrosage et sans retournement. - Google Patents

Abstract

Dispositif de compostage à vapeur conçu pour composter les déchets et résidus organiques sans arrosage et sans retournement en cours de compostage. Ce dispositif comprend au moins un réservoir de liquide, un système de soufflage, tous deux fixés à un compartiment de compostage de matières organiques, un circuit de tuyaux interconnectés au système de soufflage permettant de souffler la vapeur sèche se dégageant et longeant une bâche de couverture, et qui se transforme en vapeur humide au-dessus du composteur, donnant ainsi une humidification et une aération qui procurent des conditions idoines de décomposition des déchets organiques par les microorganismes. Le présent dispositif permet de réaliser de nombreuses économies : économie d'eau grâce à la vapeur d'eau humide du dispositif, de main d'œuvre, diminution des exigences en matériels et réduction des coûts pour le compostage.

Description

La présente invention concerne un dispositif de compostage à vapeur conçu pour composter les déchets et résidus organiques sans arrosage et sans retournement en cours de compostage, comportant au moins un réservoir de liquide, un système de soufflage, tous deux fixés à un compartiment de compostage de matières organiques, un circuit de tuyaux interconnectés au système de soufflage permettant de souffler la vapeur sèche se dégageant et longeant une bâche de couverture, et qui se transforme en vapeur humide au-dessus du composteur, donnant ainsi une humidification et une aération qui procurent des conditions idoines de décomposition des déchets organiques par les microorganismes.

Le compostage offre des solutions très intéressantes permettant de transformer en ressources les déchets organiques de l’exploitation agricole. De nombreuses approches ou techniques sont utilisées selon les situations : les pratiques de compostage amélioré et les pratiques traditionnelles. En référence aux traditionnelles, deux catégories de compostage sont utilisées selon la nature du processus de décomposition : le compostage anaérobie et aérobie.

Lors du compostage anaérobie, la décomposition se produit quand l’oxygène est absent ou présent en quantité limitée. Dans ce processus, les microorganismes anaérobies dominent et élaborent des composés intermédiaires tels le méthane, les acides organiques, le sulfure d’hydrogène, etc.

Relativement à cette technique, l’on utilise un dispositif qui assure la fermentation anaérobie (avec le minimum possible d’oxygène). Le compostage anaérobie est réalisé dans un digesteur, aussi appelé réacteur à biogaz ou méthaniseur. Plusieurs variantes ont été développées à travers le monde, essentiellement selon le contexte, les coûts des investissements et les capacités techniques des utilisateurs. Il existe différentes formes et tailles de digesteurs comme les digesteurs à dôme fixe ou flottant ou les digesteurs tubulaires (Bemet, 2015). Les techniques rudimentaires utilisent généralement des digesteurs sous la forme d'une fosse hermétique, dans laquelle sont déversées les matières organiques à composter.

Quant au compostage aérobie, la décomposition se produit quand l’oxygène est présent en grande quantité. Au cours de ce processus, les organismes aérobies décomposent la matière organique et produisent du gaz carbonique, de l’ammoniac, de l’eau, de la chaleur et de l’humus. Pour ce type de compostage, il y a essentiellement trois types de dispositifs qui sont mis au point. Il s’agit des dispositifs en tas (ou en andains), en fosse ou en récipient.

Dans les dispositifs en tas, les matières à composter sont mélangées dans de longs tas étroits ou andains, remués ou tournés de façon régulière (NRAES, 1992). Cette opération de retournement mélange les composants du compost et améliore l’aération.

Dans les dispositifs en fosse, l’on creuse une fosse de dimensions variables selon les quantités de matières organiques à composter. Les matières organiques à composter sont également introduites en couches successives.

Les dispositifs en récipient quant à eux ont le même principe que les dispositifs en fosse. Au lieu de creuser une fosse (sur terrain non approprié, coûts, main d’œuvre), l’on construit par exemple un ouvrage en surface de forme et dimensions variables selon les quantités de matières organiques à composter.

Si les différentes solutions ci-dessus présentées constituent une source d’éléments nutritifs pour les cultures, elles présentent toutefois quelques insuffisances. En effet pour ce qui concerne les dispositifs de compostage aérobie, l’on note principalement trois principales insuffisances : (i) il faut obligatoirement arroser les matières organiques pendant toute la durée de compostage, ce qui exige la disponibilité d’une source d’eau à proximité, du matériel et de la main d’œuvre pour les arrosages périodiques; (ii) il faut retourner périodiquement les matières organiques, ce qui exige également du matériel adapté et de la main d’œuvre pendant toute la durée du compostage ; (iii) il faut planifier, suivre et respecter le calendrier des différentes opérations, ce qui rend la technique fastidieuse et peu accessible à certains utilisateurs.

Quant au dispositif de compostage anaérobie, la principale insuffisance tient au fait qu’il n’est conçu que pour faire du compostage anaérobie servant à produire du biogaz pour les besoins d’énergie. Pour avoir un compost de qualité, le compost issu du compostage anaérobie doit subir un deuxième compostage aérobie avant d’être utilisé sur les cultures, toute chose qui rend l’opération de compostage plus fastidieuse pour les populations rurales.

La présente invention vise à fournir un dispositif de compostage à vapeur sans arrosage et sans retournement en cours de compostage. Le dispositif comporte au moins un réservoir contenant l’eau ou tout liquide, un souffleur tous deux fixés à un compartiment de récupération de déchets organiques, un circuit de tuyaux interconnectés au système de soufflage permettant de souffler la vapeur sèche se dégageant et longeant une bâche de couverture, et qui se transforme en vapeur humide au-dessus du composteur, donnant ainsi une humidification et une aération qui procurent des conditions idoines de décomposition des déchets organiques par les microorganismes

Ainsi, le dispositif selon l’invention intègre une petite source d’eau qui, sous forme de vapeur, arrose la matière à composter durant toute la période de compostage, la matière à composter étant arrosée une seule fois en début de compostage. De plus, il n’est plus besoin de faire de retournements périodiques pendant la durée du compostage. Selon les besoins de l’utilisateur, le dispositif selon l’invention permet de produire du compost aérobie, ou du biogaz en compostage anaérobie suivi d’un compostage aérobie (de la matière organique ayant servi à la production du biogaz) nécessaire pour l’utilisation du compost sur les cultures.

Par ailleurs, la technique selon l’invention permet de réaliser de nombreuses économies de plusieurs natures : économie d'eau grâce à la vapeur d'eau humide du dispositif, de main d’œuvre, diminution des exigences en matériels et réduction des coûts pour le compostage. En simplifiant l’opération de compostage, le dispositif selon l’invention est rendu accessible à un plus grand nombre d’utilisateurs. La structure et les équipements du dispositif sont installés pour plusieurs années, permettant des économies à moyen et long terme par rapport aux méthodes traditionnelles. En plus du compost solide le dispositif produit du jus de compost appelé « lixiviat » et qui provient de la percolation de liquide du compost. Le « lixiviat » est très riche en éléments assimilables par les plantes.

La présente invention peut être mieux comprise à travers la planche I qui donne une vue en perspective du dispositif. Il comprend : un réservoir pour contenir toute sorte de liquide (1); ledit réservoir est fixé à un compartiment de compostage (2) ou fosse de compostage. Le compartiment de compostage sert à recueillir les matières organiques à composter. Un puits souffleur (5) en forme de tunnel qui joue le même rôle que le « puits Canadien » est également fixé à la fosse de compostage. Sur le tunnel sont fixés des tuyaux de conduite d’air (3, 6 et 9) et de récupération de liquide (8). Les tuyaux de petits diamètres (9) quittent le tunnel pour souffler de l’air sous pression à la surface du compartiment d’eau (1) et déclenche une évaporation. Lesdits tuyaux sont placés tout le long de la fosse de compostage et longent également tout le long du réservoir d’eau. Les tuyaux de grands diamètre (3 et 6) connectés au tunnel assurent les sorties et entrées d’air du « puits canadien » de sorte donc à recevoir l’air de la température ambiante et la sortie d’air chaud provenant du compost. Quant au tuyau (8), il est incorporé dans le compartiment du composteur audessous du réservoir de liquide et qui sert à la récupération de liquide issu de la percolation du compost.

Notons que sur la fosse de compostage sont fixés des supports (7) sur lesquels repose une bâche qui couvre tout le composteur.

Le fonctionnement du dispositif selon l’invention est basé sur deux principes fondamentaux :

Premier principe : lorsque de l'air froid et humide surplombe de l'air chaud, il y a condensation et formation de gouttelettes d’eau. Le mécanisme d'évaporation de l'eau du composteur produit de la vapeur d'eau sèche qui est transformé en vapeur d’eau humide.

- la vapeur d'eau sèche (vapeur saturée en molécules d’eau H2O) fait référence à un gaz qui ne contient que des molécules d'eau à l'état gazeux.

- la vapeur d'eau humide (vapeur + gouttelettes d’eau) fait référence à un gaz qui contient des molécules d'eau à l'état gazeux, mais aussi de l’eau en suspension à l'état liquide.

- Deuxième principe : Le « puits souffleur » (5) en forme de tunnel ayant le même principe de fonctionnement de base que le puits « Canadien » ou « provençal ». C’est ce système qui permet le maniement des facteurs qui influencent le compostage aérobie à savoir l’aération, l’humidité, la température et le pH. Son principe est basé sur un système géothermique qui optimise la ventilation d’un local en favorisant le rafraîchissement ou le chauffage du milieu en utilisant l'inertie thermique du sol qui se situe entre 1,50 mètre et 2 mètres de profondeur. Ce système permet d’assurer le renouvellement d’air et le maintien d’une température à environ 35°C dans le tunnel du puits et au niveau de la source d’eau.

- L’humidification: une source d’eau (bassin, conteneur et autres) (1) est placée à une distance convenable du compartiment de compost (2). Le puits souffleur (5) souffle de l’air à la surface de l’eau contenue dans le bassin (1). L’eau se vaporise en produisant de la vapeur sèche. Les supports sur lesquels repose une bâche plastique (7) recouvre la souche d’eau (1) et le compartiment (2) qui contient la matière organique à composter suivant un plan incliné dont le point le plus bas se trouve au niveau de la source d’eau et le point le plus haut situé à la limite extrême du compartiment contenant les déchets organiques à composter. Il se produit un courant d’air ascendant et un mouvement de la vapeur sèche de la source d’eau vers la matière organique. Au niveau de la matière organique, la chaleur produite par l’activité des micro-organismes transforme la vapeur sèche en vapeur humide, formant des gouttelettes d’eau qui retombent dans le tas de la matière organique à composter. L’aération se fait par un système de ventilation naturelle fondé sur la poussée thermique et la pression. En application de ce principe fondamental, des tuyaux perforés parcourent l’épaisseur de la matière à composter dans le compartiment contenant les matières à composter (2) et collectent l'air chaud (65-80°C) issu de la chaleur produite par l’activité des micro-organismes du composteur.

L’air chaud collecté est ainsi reversé dans le tunnel du souffleur (5). La température du tunnel situé à 1,5 m de profondeur (<30°C) étant constante et inférieure à celle de la matière organique en décomposition, l’air chaud collecté dans le composteur et chargé de gaz carbonique s'échappe naturellement dans le tunnel du souffleur de manière continue.

L’aération du composteur se résume à un mouvement naturel de perte de chaleur par l'air sortant du tuyau (3) du composteur et compensé par l'air entrant du tuyau (6) au-dessus du composteur. Grâce ce système de 10 ventilation naturelle, les microorganismes sont bien oxygénés, évitant ainsi la nécessité de retournement en cours de compostage.

La circulation de l’air est ainsi assurée par le principe de l’effet de poussée thermique permettant à l’air de traverser la couche de matière organique en compostage. Le nombre de souffleurs peut être augmenté au tour 15 du composteur selon les besoins. Pour produire du biogaz en compostage anaérobie, on ferme les sorties (3 et 4) et l’entrée (6) d’air et on installe un récipient sur le tuyau (8) parcourant la masse de compost pour collecter le biogaz.

Claims (7)

1. Dispositif de compostage comprenant au moins un réservoir de liquide (1), un compartiment de récupération (2) de matières organiques, un système de soufflage (5), caractérisé en ce que ledit réservoir (1) et le dit système de soufflage (5) sont fixés audit compartiment de compostage (2) sur lesquels sont fixés des supports (7) devant recevoir une bâche de couverture du composteur.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit système de soufflage est un puits en forme de tunnel de type « puits canadien » sur lequel sont fixés des tuyaux de conduite d’air (6 et 9) et un tuyau de récupération de liquide (8), lesdits tuyaux de petits diamètre étant placés tout le long dudit compartiment de compostage (2) et quittant ledit tunnel pour souffler de l’air sous pression à la surface dudit réservoir (1) pour déclencher une évaporation, lesdits tuyaux de grand diamètre connectés audit tunnel et assurant les sorties et entrées d’air dudit puits.

4. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que le tuyau de récupération (8) est incorporé dans le compartiment de compostage et placé en dessous du réservoir de liquide (1) et sert à la récupération du liquide issu de la percolation du compost.

5. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les supports sur lesquels repose une bâche plastique (7) recouvrant la souche d’eau (1) et le compartiment de compostage (2) sont fixés suivant un plan incliné dont le point le plus bas se trouvant au niveau dudit réservoir de liquide (1) et le point le plus haut à la limite extrême dudit compartiment de compostage (2).

6. Dispositif selon l’une quelconque des revendications caractérisé en ce que le liquide contenu dans le réservoir est de l’eau.

7. Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le nombre de souffleurs peut être augmenté autour du composteur selon les besoins.

8. Dispositif selon l’une quelconque des revendications caractérisé en ce que les tuyaux de grand diamètre de conduite d’air (3, 6 et 8) peuvent être bouchés pour produire du biogaz en compostage anaérobie.